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Divers



[ Energie | Puissance | Courant | Tension | Phase | Imaginaire ]






Energie

L'unité d'énergie W est le Joule : un Joule c'est un Watt pendant une seconde (P.T)

Relations entre l'énergie et d'autres grandeurs : W = P.T = U.I.T = R.I2.T = U2.T/R



Un Watt-heure (W.h) c'est 3,6 x 103 = 3,6 kJ (3600 Joules)
Un kiloWatt-heure (kW.h) c'est 3,6 x 106 = 3,6 MJ (3,6 millions de Joules)
Un Cheval-Vapeur (CV) pendant une heure c'est 2,6496 x 106 = 2,6496 MJ (2,6496 millions de Joules)
Un coup de foudre moyen c'est 500 x 106 = 500 MJ (500 millions de Joules)
Un kilo de TNT c'est 4,184 x 106 = 4,184 MJ (4,184 millions de Joules)
Un kilo de matière c'est m.c2 = 90 x 1015 = 90 PJ (90 millions de milliards de Joules)
Chaque seconde la lumière émise par le Soleil c'est 384 x 1024 = 384 YJ (384 millions de milliards de milliards de Joules)
Un ampli de 200 Watts à fond pendant 6 heures c'est plus d'énergie qu'un kilo de TNT !







Puissance

L'unité de puissance P est le Watt : un Watt c'est un Volt multiplié par un Ampère (U.I)

Relations entre la puissance et d'autres grandeurs : P = W/T = U.I = R.I2 = U2/R

La puissance P correspond à des Watts efficaces = Watts réels = Watts RMS.
C'est la même puissance que celle d'un signal continu ayant les mêmes effets physiques.



Alors que sont les Watts "crête", Watts "crête-crête", Watts "musicaux" ?
En audio, beaucoup de fabricants et vendeurs profitent de l'ignorance pour augmenter artificiellement la puissance de leurs amplis. Par exemple, un ampli de 35 Watts pourra être présenté comme un ampli de 100 Watts !
Voici une explication pour s'y retrouver, en comprenant comment sont définis ces divers "Watts".

Par exemple, voici un signal dont l'amplitude est exprimée en Watts :



Contrairement à ce qu'on pourrait croire, ici la puissance efficace Peff n'est pas de 50 W !

La puissance efficace Peff est ici de 35 W.
La puissance crête Pc est le maximum de la crête de la sinusoïde, soit 50 W.
La puissance crête-crête Pcc est l'écart entre les deux crêtes de la sinusoïde, soit 100 W.
La puissance musicale Pmus est le double de la puissance réele, soit 70 W.

La puissance efficace est : Peff = Pmus/2 = Pc/√2 = Pcc/√8

→ Pour cet exemple:

- Puissance crête 50 W : la puissance réele est 50/√2 = 35 W.
- Puissance musicale 70 W : la puissance réele est 70/2 = 35 W.
- Puissance crête-crête 100 W : la puissance réele est 100/√8 = 35 W.

... voilà comment on "transforme" un ampli de 35 Watts en ampli 100 Watts !







Courant

L'unité de courant I est l'Ampère : un Ampère c'est un Coulomb pendant une seconde (Q/T)

Relations entre le courant et d'autres grandeurs : I = U/R = P/U = W/(U.T) = Q/T



L'intensité d'un courant mesure la quantité d'électricité qui traverse la section d'un fil pendant une seconde.
Un courant d'un Ampère correspond à 6,25 x 1018 électrons par seconde (6250 millions de milliards d'électrons)









Tension

L'unité de tension U est le Volt : un Volt c'est un Joule divisé par un Coulomb (W/Q)

Relations entre la tension et d'autres grandeurs : U = R.I = P/I = W/(I.T) = W/Q







Phase

La phase mesure une fraction de période, ou un décalage entre deux signaux.
La phase s'exprime en degrés, avec 360° pour une période complète.
La phase s'exprime aussi en radians, avec 2.π radians pour une période complète.



Voici trois périodes d'un signal sinusoïdal :




Voici quatre valeurs de phases, en degrés :




Voici deux signaux déphasés de 45° :




Voici deux signaux déphasés de 90° (on dit qu'ils sont en quadrature)












Imaginaire

En électronique le symbole imaginaire j exprime un déphasage de +90°, donc une avance de phase de +90°.
De la même facon le symbole -j exprime un déphasage de -90°, donc un retard de phase de -90°.
Mathématiquement on écrit j = √-1 ce qui se comprend intuitivement avec un peu de géométrie.


Les quatre directions dans un plan :

OrientationAngleActionSymbole
EstPosition de départ+1
Ouest±180°Demi-tour-1
Nord+90°Quart de tour dans le sens direct+j
Sud-90°Quart de tour dans le sens inverse-j









La position de départ est orientée vers +1, donc un déphasage de 0° :







Multiplier par +j correspond à un quart de tour dans le sens direct, donc +90° :







Multiplier par -j correspond à un quart de tour dans le sens inverse, donc -90° :
    ( cela revient au même que 3 quarts de tour dans le sens direct )






Multiplier deux fois par j correspond à deux quarts de tours, ce qui fait un demi-tour, donc ±180° :
    ( cela revient au même si on avait multiplié deux fois par -j )






Résumé : On part de 1, on multiplie deux fois par j, on arrive à -1.

  1 x j x j = -1

  j x j = -1

  j2 = -1

  j = √-1

Voilà pourquoi on écrit   j = √-1   ce qui se comprend facilement avec ce raisonnement intuitif.

Le symbole j est utilisé par exemple pour exprimer les impédances des
inductances et condensateurs, qui déphasent la tension et le courant de ±90°, soit ±j.




Note : Bien sûr cela ne concerne pas que les multiples entiers de 90°, on peut représenter
          un point ayant n'importe quel angle φ en écrivant   ej.φ   lorsque φ est exprimé en radian.

          ej.φ = cos φ + j.sin φ