Cours — Électronique de base

Découvrir les composants électroniques

Les briques de base d'un circuit

Un circuit électronique simple se construit à partir de quelques composants de base :

• la pile ou batterie : fournit l'énergie électrique ;
• l'interrupteur : ouvre ou ferme le circuit ;
• la résistance : limite le courant qui circule (repérée par des anneaux de couleur) ;
• la diode électroluminescente (LED) : émet de la lumière quand le courant la traverse, mais uniquement dans un sens.
• les fils conducteurs : relient les composants entre eux.

Pourquoi utiliser une résistance avec une LED ?

Une LED est un composant fragile : si le courant qui la traverse est trop important, elle grille immédiatement.

• On place donc toujours une résistance en série avec une LED, pour limiter l'intensité du courant à une valeur sûre (souvent entre 5 et 20 milliampères).
• La LED possède un sens de branchement : la patte la plus longue (anode) se branche du côté du + de la pile, la plus courte (cathode) du côté du −.

L'objet technique et son fonctionnement

Objet naturel vs Objet technique

Dans notre environnement, on distingue deux types d'objets :

• L'objet naturel : présent dans la nature sans intervention de l'homme (un caillou, un arbre, un fruit).
• L'objet technique : fabriqué ou modifié par l'homme pour répondre à un besoin précis (un vélo, une montre, un smartphone, des lunettes).

Les composants électroniques de base

L'évolution technique montre comment les objets s'améliorent avec le temps grâce aux découvertes scientifiques et aux nouveaux matériaux :

• Pour s'éclairer : torche de feu $\rightarrow$ bougie de cire $\rightarrow$ lampe à pétrole $\rightarrow$ ampoule à filament $\rightarrow$ LED ultra-économe.
• Pour communiquer : signaux de fumée $\rightarrow$ lettres à cheval $\rightarrow$ télégraphe $\rightarrow$ téléphone fixe $\rightarrow$ smartphone tactile connecté en 5G.

Initiation à la programmation par blocs

Qu'est-ce qu'un algorithme ?

Un programme informatique est une liste ordonnée d'instructions exécutées à la lettre par une machine (ordinateur, robot, console).

• L'algorithme : la recette logique pas à pas pour résoudre un problème avant de coder.
• La programmation par blocs (comme Scratch) : permet d'emboîter des blocs d'instructions colorés comme des briques de Lego pour éviter les fautes d'écriture.

Les blocs d'instructions et conditions

Pour contrôler le comportement d'un lutin ou d'un robot, on utilise 3 structures logiques majeures :

• L'événement déclencheur : « Quand le drapeau vert est cliqué » ou « Quand la touche Espace est pressée ».
• La boucle répétitive : « Répéter 10 fois » ou « Répéter indéfiniment » pour faire clignoter une lumière ou faire marcher un personnage.
• La conditionnelle : « Si ... Alors ... Sinon » (ex : Si le capteur touche un mur, Alors reculer, Sinon avancer).

Lire un schéma électronique simple

Les symboles normalisés

Un schéma électronique représente un circuit avec des symboles normalisés, identiques partout dans le monde, plutôt que des dessins réalistes des composants :

• une pile : deux traits parallèles, un long (+) et un court (−) ;
• une résistance : un rectangle (ou une ligne en zigzag selon la norme) ;
• une LED : un triangle pointant vers une barre, avec deux petites flèches sortantes (symbole de la lumière émise) ;
• un interrupteur : un trait incliné qui s'ouvre ou se ferme.

Suivre le chemin du courant

Pour comprendre un schéma, on peut suivre le sens conventionnel du courant, qui va toujours du + vers le − de la pile à l'extérieur du générateur.

• Si le circuit est ouvert (interrupteur ouvert, fil coupé), aucun courant ne circule et rien ne s'allume.
• Si le circuit est fermé (boucle complète), le courant circule et les composants (LED, moteur…) fonctionnent.