Composants Passifs dans les Circuits Électriques
Les composants passifs sont des dispositifs de circuit qui peuvent seulement réduire la puissance électrique qui leur est appliquée et non l’augmenter.
Les circuits électriques et électroniques consistent à connecter ensemble de nombreux composants différents pour former un circuit complet et fermé. Les trois principaux composants passifs utilisés dans tout circuit sont le : Résistor, le Condensateur et l’Inducteur. Tous ces trois composants passifs ont une chose en commun, ils limitent le flux du courant électrique à travers un circuit, mais de manière très différente.
Le courant électrique peut circuler dans un circuit de deux façons. S’il circule dans une seule direction stable, il est classé comme courant continu (DC). Si le courant électrique alterne dans les deux directions, il est classé comme courant alternatif (AC). Bien qu’ils présentent une impédance dans un circuit, les composants passifs dans les circuits AC se comportent de manière très différente de ceux dans les circuits DC.
Les composants passifs consomment de l’énergie électrique et ne peuvent donc pas augmenter ou amplifier la puissance de tout signal électrique qui leur est appliqué, simplement parce qu’ils sont passifs et en tant que tels auront toujours un gain inférieur à un. Les composants passifs utilisés dans les circuits électriques et électroniques peuvent être connectés de façon infinie comme montré ci-dessous, le fonctionnement de ces circuits dépendant de l’interaction entre leurs différentes propriétés électriques.
Composants Passifs dans les Circuits AC
Où : R est la résistance, C est la capacité et L est l’inductance.
Les résistors, qu’ils soient utilisés dans des circuits DC ou AC, auront toujours la même valeur de résistance peu importe la fréquence de l’alimentation. Cela est dû au fait que les résistors sont classés comme purs avec des propriétés parasites telles qu’une capacité infinie C = ∞ et une inductance nulle L = 0. De plus, pour un circuit résistif, la tension et le courant sont toujours en phase, donc la puissance consommée à un instant donné peut être trouvée en multipliant la tension par le courant à cet instant.
Les condensateurs et les inducteurs, en revanche, ont un type de résistance AC différent connu sous le nom de réactance, (XL et XC). La réactance entrave également le flux de courant, mais la quantité de réactance n’est pas une quantité fixe pour un inducteur ou un condensateur de la même manière qu’un résistor a une valeur de résistance fixe. La valeur de réactance d’un inducteur ou d’un condensateur dépend de la fréquence du courant d’alimentation ainsi que de la valeur DC du composant lui-même.
Voici une liste des composants passifs couramment utilisés dans les circuits AC ainsi que leurs équations correspondantes qui peuvent être utilisées pour trouver leur valeur ou le courant du circuit. Notez qu’un condensateur ou un inducteur théoriquement parfait (pur) n’a pas de résistance. Cependant, dans le monde réel, ils auront toujours une certaine valeur résistive, aussi minime soit-elle.
Composants Passifs Purément Résistifs
Résistor – Les résistors régulent, entravent ou établissent le flux de courant à travers un chemin particulier ou imposent une réduction de tension dans un circuit électrique en raison de ce flux de courant. Les résistors ont une forme d’impédance que l’on appelle simplement résistance, ( R ) avec la valeur résistive mesurée en Ohms, Ω. Les résistors peuvent être de valeur fixe ou de valeur variable (potentiomètres).
Composants Passifs Purément Capacitif
Condensateur – Le condensateur est un composant qui a la capacité de stocker de l’énergie sous forme de charge électrique, comme une petite batterie. La capacité d’un condensateur est mesurée en Farads, F. En DC, un condensateur a une impédance infinie (circuit ouvert), ( XC ) tandis qu’à des fréquences très élevées, un condensateur a une impédance nulle (court-circuit).
Composants Passifs Purément Inductifs
Inducteur – Un inducteur est une bobine de fil qui induit un champ magnétique en elle-même ou à l’intérieur d’un noyau central en raison du passage du courant à travers la bobine. La valeur d’inductance d’un inducteur est mesurée en Henries, H. En DC, un inducteur a une impédance nulle (court-circuit), tandis qu’à des fréquences élevées, un inducteur a une impédance infinie (circuit ouvert), ( XL ).
Composants Passifs dans les Circuits AC en Série
Les composants passifs dans les circuits AC peuvent être connectés ensemble en combinaisons en série pour former des circuits RC, RL et LC comme montré.
Circuit RC en Série
Circuit RL en Série
Circuit LC en Série
Composants Passifs dans les Circuits AC en Parallèle
Les composants passifs dans les circuits AC peuvent également être connectés ensemble en combinaisons en parallèle pour former des circuits RC, RL et LC comme montré.
Circuit RC en Parallèle
Circuit RL en Parallèle
Circuit LC en Parallèle
Circuit RLC Passif
Les trois composants passifs dans les circuits AC peuvent également être connectés ensemble en combinaisons RLC en série et RLC en parallèle comme montré ci-dessous.
Circuit RLC en Série
Circuit RLC en Parallèle
Nous avons vu ci-dessus que les composants passifs dans les circuits AC se comportent très différemment que lorsqu’ils sont connectés dans un circuit DC en raison de l’influence de la fréquence, ( ƒ ). Dans un circuit purement résistif, le courant est en phase avec la tension. Dans un circuit purement capacitif, le courant dans le condensateur dépasse la tension de 90o et dans un circuit purement inductif, le courant est en retard par rapport à la tension de 90o.
L’opposition au flux de courant à travers un composant passif dans un circuit AC est appelée : résistance, R pour un résistor, réactance capacitive, XC pour un condensateur et réactance inductive, XL pour un inducteur. La combinaison de résistance et de réactance est appelée Impédance.
Dans un circuit en série, la somme vectorielle des tensions à travers les composants du circuit est égale à la tension d’alimentation, VS. Dans un circuit en parallèle, la somme vectorielle des courants passant dans chaque branche et donc à travers chacun des composants du circuit est égale au courant d’alimentation, IS.
Pour les circuits RLC connectés à la fois en parallèle et en série, lorsque le courant d’alimentation est “en phase” avec la tension d’alimentation, la résonance du circuit se produit lorsque XL = XC. Un circuit de résonance en série est connu comme un Circuit Accepteur. Un circuit de résonance en parallèle est connu comme un Circuit Rejeteur.
