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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours :

Christine Tremblay

PLAN DE COURS

Automne 2023
ELE104 : Principes fondamentaux des circuits électriques (3 crédits)

Préalables
Aucun préalable requis

Unités d'agrément
Total d'unités d'agrément : 58,8

Qualités de l'ingénieur

Q10

Q11

Q12

Qualité visée dans ce cours

Qualité visée dans un autre cours

Indicateur enseigné

Indicateur évalué

Indicateur enseigné et évalué

Descriptif du cours
Au terme de ce cours, l'étudiante ou l'étudiant aura acquis les notions fondamentales de génie électrique en métrologie, circuits électriques et électroniques et sécurité électrique.

Mesures et erreurs. Mécanismes de fonctionnement, modes d’utilisation et limitations des appareils de mesures et des équipements de laboratoire (oscilloscope, voltmètre, ampèremètre, source de tension et de courant et blocs d’alimentation).

Composants passifs (R, L, C) et leurs relations tension-courant, puissance et énergie. Lois d’Ohm et de Kirchhoff. Méthodes des mailles et des nœuds. Circuits en régime continu.

Étude des circuits simples dans le domaine temporel. Étude des circuits en régime sinusoïdal permanent, phaseurs et impédances complexes. Introduction à la fonction de transfert.

Séances de laboratoire et de travaux dirigés. Utilisation de logiciels d’analyse et de simulation de circuits.

Objectifs du cours

À la fin de ce cours, l'étudiant(e) devra être en mesure de :

connaître les différentes sources d’alimentation électrique;
comprendre le fonctionnement des circuits électriques de base;
résoudre les circuits simples en régime continu et en régime sinusoïdal;
effectuer des montages avec des composants électroniques actifs tels les diodes, les transistors et les amplificateurs opérationnels.

Stratégies pédagogiques

Un (1) cours par semaine où l'emphase est mise sur le traitement des problèmes pour engendrer un esprit analytique chez l’étudiant(e).

Six (6) séances de laboratoire aux deux (2) semaines qui permettront à l'étudiant(e) d’appliquer les théories avancées en classe et d’être à l’aise avec les montages de circuits électriques. Une emphase bien particulière est mise sur l’utilisation des instruments de mesure et la familiarisation avec les différents composants électroniques.

Des séances de travaux dirigés qui viseront la résolution d’exercices proposés à l’étudiant(e) afin de permettre une meilleure compréhension et une mise en application des notions étudiées dans le cours. Le nombre et l'horaire de ces séances seront déterminés par l'enseignant en accord avec les étudiants.

Expérience en informatique

L’apprentissage du logiciel de simulation de circuits LTSpice^TM fait partie des objectifs du cours. Des simulations des circuits à réaliser en laboratoire seront effectuées à l’aide du logiciel.

Utilisation d’appareils électroniques

Générateurs de fonctions, oscilloscopes et les multimètres.

Horaire

Groupe	Jour	Heure	Activité
01	Jeudi	13:30 - 17:30	TP/Laboratoire aux 2 semaines
	Vendredi	13:30 - 17:00	Activité de cours

Coordonnées de l’enseignant

Groupe	Nom	Activité	Courriel	Local	Disponibilité
01	Sylvain G. Cloutier	Activité de cours	SylvainG.Cloutier@etsmtl.ca	A-2580
01	Alexandre Perrotton	TP/Laboratoire aux 2 semaines	alexandre.perrotton.1@ens.etsmtl.ca

Cours

Date	Contenus traités dans le cours	Heures
	Les sources de tension Sources continues, sources sinusoïdales et sources périodiques Fréquence, amplitude, pulsation Mesures et erreurs, règles de sécurité en laboratoire	3 heures
	Les circuits résistifs Loi d’Ohm et lois de Kirchhoff Résistances en série et résistances en parallèle Diviseurs de tension et diviseurs de courant Calcul de puissance et d'énergie	6 heures
	Les circuits capacitifs et inductifs Condensateurs et bobines Comportement en régime continu, sinusoïdal, périodique et transitoire	3 heures
	Les circuits en régime continu Techniques d’analyse des circuits : méthode des mailles, méthode des branches et méthode des nœuds	6 heures
	Les circuits à courant alternatif Notions de base : impédance, admittance, susceptance, onde sinusoïdale, valeur moyenne, valeur efficace, facteur de puissance Vecteurs de phase, nombres complexes Technique d’analyse de circuits série et parallèle à courant alternatif Fonction de transfert	9 heures
	La diode Notions de base sur les semi-conducteurs Caractéristiques électriques Polarisation directe et inverse Circuits à diodes : redresseur à simple et double alternance, circuits logiques Diodes spéciales : diode Zener, diode électroluminescente, diode laser, photodiode	3 heures
	Le transistor bipolaire à jonction Notions de base, polarisation, droite de charge Circuits à transistors : montage à émetteur commun, à collecteur commun et à base commune, polarisation par diviseur de tension	3 heures
	L’amplificateur opérationnel Notions de base, circuit intégré Circuits : amplificateur inverseur et non inverseur, sommateur, différentiateur, intégrateur	3 heures
	Total	36 heures
	Examen mi-session	3 heures

Laboratoires et travaux pratiques

Date	Description	Heures
	Circuits à courant continu Introduction aux sources d’alimentation et aux appareils de mesure Circuits résistifs, diviseurs de tension et diviseurs de courant Comportement des condensateurs et des bobines en régime continu	4 heures
	Circuits à courant alternatif Introduction à l’oscilloscope et aux générateurs de signaux Mesure de déphasage pour différents circuits (RL, RC et RLC) La résonance	4 heures
	Les transformateurs Comportement en courant et tension à basse fréquence Comportement à haute fréquence, réponse à des entrées non sinusoïdales	4 heures
	La diode Caractéristiques de la diode Circuit redresseur à simple alternance Circuit redresseur à double alternance Condensateur de filtrage	4 heures
	Le transistor Caractéristique du transistor NPN Polarisation des transistors Montage amplificateur à émetteur commun	4 heures
	L’amplificateur opérationnel Caractéristiques Montage inverseur et montage non inverseur Circuit sommateur	4 heures
	Total	24

Utilisation d'outils d'ingénierie

L’étudiant utilisera les logiciels et outils de calcul servant à la résolution de problèmes mathématiques complexes en ingénierie et à la visualisation des solutions (LTSpice, Matlab, Maple, Mathematica, Excel, calculatrice graphique, etc.).

Évaluation

Activité	Description	%	Date de remise
	Tests périodiques (3 x 10%)	30 %
	Examen intra	30 %	Vendredi 3 novembre 2023 de 13:30 à 16:30
	Quiz	20 %	Vendredi 8 décembre 2023 de 15:30 à 17:00
	Laboratoires	20 %

Dates des examens intra

Groupe(s)	Date
1	3 novembre 2023

Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Aucun travail remis en retard sera accepté.

La présence aux séances de cours et de laboratoire est obligatoire. Toute absence devra être justifiée en conformité avec le règlement des études de premier cycle.

Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivants, la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur du département ou du SEG. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Dans tous les cas, l’étudiant doit effectuer sa demande en complétant le formulaire prévu à cet effet qui se trouve dans son portail Mon ÉTS/Formulaires. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat, Activité compétitive d’un étudiant appartenant à un club scientifique ou un club sportif d’élite de l’ÉTS ou au programme « Alliance sport étude » ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note zéro (0).

Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Dispositions additionnelles

Il est de la responsabilité des étudiant.e.s de se familiariser avec le règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique )

Documentation obligatoire

BOYLESTAD, Analyse de circuits, Édition du Renouveau pédagogique, 1985.

BOYLESTAD, Introductory Circuit Analysis, 12^th Edition (*** Voir Note), Prentice-Hall, 2010.

(***) NOTE : L'enseignant.e basera son cours et le matériel pédagogique sur la 12ième édition (langue anglaise). Celà dit, toute édition antérieure ou subséquente du livre de BOYLESTAD - Introductory Circuit Analysis peut aussi être utilisée par l'étudiant.e. L'étudiant.e sera alors responsable d'établir la concordance entre les différentes éditions du livre.

Manuel de laboratoire ELE104, ÉTS, version révisée Automne 2012.

Ouvrages de références

Autres ouvrages qui peuvent être consultés de manière facultative :

FLOYD, Électronique, Composants et systèmes d'application, 5^e édition, Éditions Reynald Goulet inc., 2000.

NILSSON et RIEDEL, Electric Circuits, 8^th Edition, Prentice-Hall, 2011.

BOYLESTAD et NASHELSKY, Electronic Devices and Circuit Theory, Canadian Edition, 2001.

DORF et SVOBODA, Introduction to Electric Circuits, 7^th Edition, Wiley, 2006.

FLOYD, Principles of Electric Circuits, 8^th Edition, Prentice-Hall, 2007.

MALVINO, Principes d’électronique, Dunod, 2008.

Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Site du cours : https://ena.etsmtl.ca/