Ingénierie électrique (eBook)

Faire progresser la robotique grâce aux systèmes d'alimentation et à la conception de circuits

Fouad Sabry (Autor)

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2025 | 1. Auflage
372 Seiten
Un Milliard De Personnes Informées [French] (Verlag)
978-0-00-069424-9 (ISBN)

Infos

Ingénierie électrique-ce chapitre présente les principes fondamentaux de l'ingénierie électrique, ouvrant la voie à des sujets avancés en robotique et en systèmes de contrôle.

Électronique-explorez les composants et systèmes essentiels qui pilotent les circuits électriques, notamment les résistances, les condensateurs et les inducteurs.

Circuit intégré-découvrez le développement et la fonctionnalité des circuits intégrés, qui constituent la base de l'électronique et de la robotique modernes.

Transistor-comprendre le rôle central des transistors dans l'amplification des signaux et leur utilisation dans l'électronique numérique et les microprocesseurs.

Électronique numérique-plongez dans le monde de la logique binaire, des portes et des bascules qui sous-tendent tous les systèmes informatiques et robotiques.

MOSFET-ce chapitre traite des transistors à effet de champ métal-oxyde-semiconducteur (MOSFET), essentiels à la commutation à grande vitesse dans les appareils électroniques modernes.

CMOS-étudiez la technologie métal-oxyde-semiconducteur complémentaire largement utilisée dans les circuits intégrés et les microprocesseurs.

Amplificateur de puissance audio-comprenez la conception et le fonctionnement des amplificateurs de puissance audio, qui sont des composants clés de nombreux systèmes robotiques impliquant le traitement du son ou du signal.

Transistor bipolaire à grille isolée-découvrez ce puissant semi-conducteur utilisé dans l'électronique de puissance à haut rendement.

Dispositif semi-conducteur de puissance-ce chapitre explore les dispositifs de puissance essentiels à la gestion de l'énergie électrique dans la robotique et les systèmes industriels.

Histoire de l'ingénierie électrique-découvrez l'évolution de l'ingénierie électrique, en retraçant son impact sur la technologie robotique moderne et la société.

MOSFET à grille flottante-étudiez les transistors à grille flottante, essentiels pour la mémoire non volatile et les applications en robotique qui nécessitent un stockage de données persistant.

Nanocircuits-explorez le domaine émergent des nanocircuits et son rôle dans la miniaturisation et l'amélioration des systèmes robotiques.

Histoire du transistor-plongez dans l'histoire et le développement du transistor, qui a révolutionné l'électronique et la robotique.

Électronique automobile-comprenez le rôle de l'électronique automobile dans les véhicules autonomes et la robotique, en soulignant l'intersection de l'ingénierie électrique et des transports.

Ingénierie électronique-ce chapitre couvre la portée plus large de l'ingénierie électronique et son application dans les systèmes robotiques.

Électromécanique-étudiez l'intégration des systèmes mécaniques aux commandes électriques, un aspect fondamental de la conception et du fonctionnement de la robotique.

Histoire de l'ingénierie électronique-Découvrez comment l'évolution de l'ingénierie électronique a façonné le développement de la robotique moderne.

Transistor à effet de champ-Découvrez le transistor à effet de champ, un composant essentiel pour l'amplification et la modulation du signal dans les systèmes robotiques.

Famille logique-Découvrez les différentes familles logiques et leur utilisation dans la conception de circuits numériques essentiels à la robotique.

Textauszug

Chapitre 1 : Électrotechnique

Le génie électrique est un sous-domaine de l'ingénierie qui se concentre sur l'étude, la conception et l'utilisation de diverses machines, gadgets et systèmes utilisant l'électricité, l'électronique et l'électromagnétisme. Dans la dernière partie du 19e siècle, après la commercialisation du télégraphe électrique, du téléphone et de la production, de la distribution et de l'utilisation de l'énergie électrique, il s'est développé comme une activité distincte qui pouvait être identifiée.

Il existe une grande variété de sous-domaines qui relèvent de l'ingénierie électrique. Certains de ces sous-domaines comprennent le génie informatique, l'ingénierie des systèmes, l'ingénierie énergétique, les télécommunications, l'ingénierie des radiofréquences, le traitement du signal, l'instrumentation, les cellules photovoltaïques, l'électronique, l'optique et la photonique. L'ingénierie matérielle, l'électronique de puissance, l'électromagnétisme et les ondes, l'ingénierie des micro-ondes, la nanotechnologie, l'électrochimie, les énergies renouvelables, la mécatronique/le contrôle et la science des matériaux électriques ne sont que quelques-uns des nombreux sous-domaines qui relèvent de ces disciplines. Bon nombre de ces sous-domaines chevauchent d'autres branches du génie.

Dans la plupart des cas, les ingénieurs électriciens ont obtenu un diplôme en génie électrique, en génie électronique ou en génie électrique et électronique. La certification professionnelle et l'adhésion à un organisme professionnel ou à une organisation internationale de normalisation sont toutes deux possibles pour les ingénieurs qui travaillent activement dans l'exercice de l'ingénierie. La Commission électrotechnique internationale (CEI), l'Institut des ingénieurs électriciens et électroniciens (IEEE) et l'Institution of Engineering and Technology (IET, anciennement IEE) sont quelques-unes des organisations qui entrent dans cette catégorie.

Il existe une grande variété d'industries dans lesquelles les ingénieurs électriciens sont employés, et les compétences requises pour ces emplois sont également diverses. Cela inclut tout, de la théorie des circuits aux capacités de gestion requises d'un chef de projet. D'un voltmètre simple à un logiciel de conception et de fabrication complexe sont des exemples des types d'outils et d'équipements dont un ingénieur aurait besoin. Ces outils et équipements peuvent aller du plus simple au plus complexe.

Depuis le début du 17ème siècle, à tout le moins, il y a eu un intérêt scientifique pour la question de l'électricité. Dans les premiers jours de la science électrique, William Gilbert était une figure notable. Il est crédité d'être la première personne à faire une distinction distincte entre le magnétisme et l'électricité statique. Il est généralement admis qu'il est celui qui a utilisé le premier le terme « électricité ». De plus, il a été le créateur du versorium, qui est un gadget capable de détecter la présence d'objets chargés statiquement. Johan Wilcke, un universitaire suédois, a eu l'idée d'un appareil qui s'appellerait plus tard l'électrophore. Cet appareil était capable de générer une charge électrique statique. Au tournant du XIXe siècle, Alessandro Volta avait développé la pile voltaïque, qui était un précurseur de la batterie électrique.

À partir du 19ème siècle, il y a eu une augmentation du nombre de recherches menées sur le sujet. Parmi les développements notables de ce siècle, citons les travaux de Hans Christian Ørsted, qui a découvert en 1820 qu'un courant électrique produit un champ magnétique qui dévie l'aiguille d'une boussole ; de William Sturgeon, qui en 1825 a inventé l'électroaimant ; de Joseph Henry et d'Edward Davy, qui ont inventé le relais électrique en 1835 ; de Georg Ohm, qui en 1827 a quantifié la relation entre le courant électrique et la différence de potentiel dans un conducteur ; de Michael Faraday, le découvreur de l'induction électromagnétique en 1831 ; et de James Clerk Maxwell, qui a publié en 1873 une théorie unifiée de l'électricité et du magnétisme dans son traité Electricity and Magnetism.

En 1782, Georges-Louis Le Sage construisit et fit la démonstration à Berlin de ce que l'on croit être la première version de la télégraphie électrique dans le monde. Il a utilisé un total de 24 lignes distinctes, une pour chaque lettre de l'alphabet. Ces deux pièces étaient reliées par ce télégraphe. Il s'agissait d'un télégraphe électrostatique qui fonctionnait en déplaçant des feuilles d'or par conduction électrique.

Le système de télégraphe électrostatique est un concept que Francisco Salva Campillo a proposé en 1795. Son travail sur la télégraphie électrique s'étend de 1803 à 1804, et en 1804, il remet un rapport sur ses découvertes à l'Académie royale des sciences naturelles et des arts de Barcelone. Malgré le fait qu'il ait été fortement influencé et basé sur deux découvertes faites en Europe en 1800, le système télégraphique à électrolyte de Salva était extrêmement innovant. Ces découvertes étaient la batterie électrique d'Alessandro Volta, qui a été utilisée pour générer un courant électrique, et l'invention de l'électrolyse de l'eau de William Nicholson et Anthony Carlyle. Il est possible que le premier exemple de génie électrique ait été l'invention de la télégraphie électrique. Dans la dernière partie du 19e siècle, le domaine de l'ingénierie électrique a émergé en tant que carrière. Les praticiens avaient établi un réseau mondial de télégraphe électrique, et le Royaume-Uni et les États-Unis ont été les premiers pays à créer des collèges professionnels de génie électrique afin de soutenir ce domaine d'études émergent. L'année 1816 a vu la création d'un système de télégraphe électrique par Francis Ronalds, qui a également relaté sa vision de la façon dont l'électricité peut révolutionner le monde. Après plus d'un demi-siècle, il est devenu membre de la nouvelle Society of Telegraph Engineers, qui s'appellera plus tard l'Institution of Electrical Engineers. Au sein de cette organisation, il était considéré par ses collègues comme le pionnier de leur groupe. À la fin du XIXe siècle, le monde avait été irrévocablement modifié à la suite de la communication rapide rendue possible par le développement technique des lignes terrestres, des câbles sous-marins et, à partir de 1890, de la télégraphie sans fil.

La nécessité d'unités de mesure normalisées s'est accrue en raison des applications pratiques et des progrès réalisés dans ces disciplines. Les unités volt, ampère, coulomb, ohm, farad et henry ont ensuite été normalisées au niveau international grâce à leurs efforts. Une réunion mondiale tenue à Chicago en 1893 a réussi à atteindre cet objectif. La publication de ces normes a servi de base à d'autres progrès en matière de normalisation dans divers secteurs, et les définitions ont rapidement été reconnues dans la législation en la matière dans un certain nombre de pays et de régions.

En raison du fait que les premières technologies électriques étaient considérées comme de nature électromécanique, l'étude de l'électricité a été principalement considérée comme un sous-domaine de la physique tout au long de ces années. En 1882, la Technische Universität Darmstadt a créé le tout premier département d'ingénierie électrique dans le monde entier. En 1883, l'université a également créé le tout premier programme d'études en génie électrique. C'est au Massachusetts Institute of Technology (MIT) dans le département de physique que le professeur Charles Cross a lancé le premier programme diplômant en génie électrique aux États-Unis. Cependant, c'est l'Université Cornell qui a produit les premiers diplômés au monde dans le domaine de l'ingénierie électrique en 1885. Le Sibley College of Mechanical Engineering and Mechanic Arts de l'Université Cornell est l'institution qui a offert le tout premier cours de génie électrique en 1883.

Vers 1885, Andrew Dickson White, le président de l'Université Cornell, a créé pour la première fois le tout premier département de génie électrique aux États-Unis. De plus, la même année, l'University College London a créé la toute première chaire d'ingénierie électrique de tout le Royaume-Uni. Au sein de l'Université du Missouri, le département de génie électrique a été initialement formé en 1886 par le professeur Mendell P. Weinbach. Plus tard, les établissements d'enseignement tels que les universités et les instituts de technologie ont progressivement commencé à offrir aux étudiants du monde entier la possibilité de participer à des programmes de génie électrique.

Au cours de ces décennies, il y a eu une augmentation significative de l'application de la théorie du génie électrique. En 1882, Thomas Edison a activé le premier réseau d'énergie électrique à grande échelle au monde, qui fournissait du courant continu (CC) à une tension de 110 volts à 59 clients situés sur l'île de Manhattan dans la ville de New York. En 1884, Sir Charles Parsons a eu l'idée de la turbine à vapeur, qui permettait de générer de l'énergie électrique de manière plus efficace. Le courant alternatif, qui a la capacité de transmettre l'énergie plus efficacement sur de longues distances grâce à l'utilisation de transformateurs, a connu un développement rapide dans les années 1880 et 1890. Au cours de cette période, les conceptions de transformateurs ont été développées par Károly Zipernowsky, Ottó Bláthy et Miksa Déri (plus tard...

Produkt-Details

• Erscheint lt. Verlag: 2.1.2025
• Übersetzer: Nicholas Souplet
• Sprache: französisch
• Themenwelt: Technik ► Maschinenbau
• ISBN-10: 0-00-069424-X / 000069424X
• ISBN-13: 978-0-00-069424-9 / 9780000694249