Un circuit électrique, c'est quoi ?

Introduction

Un circuit électrique, quel que soit simple ou complexe, est un ensemble de composants électriques connectés entre eux à travers des fils conducteurs, parcouru par un courant électrique. Le circuit le plus simple, que nous connaissons tous, est celui de la lampe. Il est constitué de 3 composants indispensables, comme le montre le schéma ci-dessous :

• La pile ou le générateur: c'est notre source d'énergie qui permet d’alimenter les autres composants.
• La lampe : la source de lumière qui nous éclaire sur une distance plus ou moins longue.
• L’interrupteur: le module de contrôle du circuit qui nous permet d'allumer et d'éteindre la lampe (interrupteur ouvert ou fermé).

Aujourd’hui, ces circuits électriques, simples ou complexes, sont présents dans nos maisons (éclairage, smartphone, tablette, ordinateur, etc), dans tous nos équipements domotiques (four, télévision, sèche-cheveux, etc) afin de faciliter notre vie quotidienne. Tout élément de ces circuits est un composant électrique et le plus petit, qui mesure quelques millimètres, intégré dans une carte électronique, s'appelle composant électronique. 

C'est quoi la domotique ? La domotique est tirée du mot d’origine latin domus, qui signifie « maison». Elle désigne l'ensemble des techniques et technologies permettant d'automatiser et de contrôler les équipements électriques et électroniques afin  d'améliorer notre quotidien. Ce domaine peut également jouer sur le confort, la sécurité et l'efficacité énergétique de nos logements. Ce domaine de compétences vise à rendre nos maisons intelligentes en intégrant différents systèmes connectés pilotables localement ou à distance via des interfaces d'interconnexion telles que le Bluetooth, le Wi-Fi, etc., à l'aide d'applications mobiles, d'assistants vocaux ou de capteurs.

Les composants électriques

Un composant, appelé aussi un dipôle électrique, est un élément destiné à être assemblé avec d'autres composants afin de réaliser une ou plusieurs fonctions électroniques. Peu importe sa taille, cet élément nous permet de contrôler, transformer, régler, etc. de l'énergie électrique. Pour vous expliquer cela, cet élément, petit ou de taille, joue un rôle essentiel dans le bon fonctionnement des systèmes électroniques et nous permet de réaliser l'objectif final voulu.

Pour mieux comprendre cette définition, nous vous proposons quelques exemples ci-dessous :

• Une  lampe transforme l'énergie électrique en une lumière pour nous éclaircir.
• Dans un radiateur électrique, l'énergie électrique est transformée en chaleur pour chauffer une pièce.
• L’énergie électrique est utilisée par les moteurs électriques pour produire un mouvement mécanique dans divers systèmes, tels que les ventilateurs, les équipements électroménagers, les véhicules électriques, les machines industrielles,
• Dans un ordinateur, l'électricité est modulée en un signal sous une forme de deux états soit un 0 ou un 1 pour stocker, calculer, analyser, etc des informations numériques.
• La bobine électrique transforme le courant électrique en une force électromagnétique. La photo ci-dessous montre l'intérieur d'un moteur électrique proposée par Troy Winther sur Unsplash
• etc.

Grâce à ces quelques exemples, vous pouvez constater clairement qu'un composant peut être utilisé dans différents domaines d'application.

Ainsi, s’agissant d'application élémentaire comme l’éclairage, le chauffage, etc (photo ci-dessous par Jakub Żerdzicki sur Unsplash), ou tous autres applications qui nécessitent des procédures de régulation de contrôle, de stockage d'énergie, etc, ces composants électriques jouent un rôle crucial dans le fonctionnement de tous appareils électriques, tout en permettant l'utilisation efficace et précise de l'énergie électrique.

Les composants électroniques

Imaginez vous souhaitez concevoir ou installer une solution domestique, créer votre propre solution de mesures de température ambiante, ou concevoir votre premier robot amateur, vous devez assembler ensemble ces petits éléments appelés; composants (photo ci-dessous par Chris Ried sur Unsplash). Ces différentes pièces, assemblées ensemble comme un puzzle et dans un ordre particulier seront la pièce moteur de votre carte électronique et joueront un rôle essentiel dans son fonctionnement. Ils faciliteront la régulation, la transformation, l'amplification ou le traitement des signaux électriques dans un seul objectif : répondre à un besoin particulier.

Pour encore comprendre cette philosophie, nous détaillons dans le tableau ci-dessous la liste des composants que nous pouvons les trouver dans la plupart des cartes électriques avec une description de la fonction de base de chacun:

En utilisant ces composants, nos cartes peuvent effectuer un nombre important de fonctions possibles, allant de l'éclairage de nos salons aux systèmes de communication les plus complexes intercontinentaux ou aux équipements médicaux.

Ainsi, la fonctionnalité et la fiabilité de notre montage sont déterminées par la question suivante : Quels éléments nous sont nécessaires et comment doivent-ils être interconnectés entre eux pour réaliser notre projet ?

L'électricité et les électrons

L'électricité consiste principalement à déplacer les électrons dans la matière dans un sens unique. Un électron est le tout petit élément portant une charge électrique négative qui gravite autour d'un noyau d’un atome. Pour produire de l'électricité dans un générateur, les électrons se déplacent ensemble d'un atome à un autre dans la matière conductrice et dans un même sens, soit du pôle négatif vers le pôle positif.

Les grandeurs de mesures : Intensité et Tension

Les deux principales unités de mesures dans un circuit électrique sont :

• L'intensité I de courant exprimé en Ampère, est mesurée à l'aide d'un appareil appelé Ampèremètre
• La tension U, appelée également la différence de potentiel, exprimée en Volt, est mesurée entre deux points A et B à l'aide d'un appareil appelé Voltmètre, comme suit : \[ V_{AB}=V_{B} - V_{A} \] .

En effet, un courant I ne peut circuler entre deux points A et B que si V_A est différente de V_B ce qui explique la différence de potentiel (soit le point A et le point B n'ont pas la même valeur de potentiel dans notre circuit).