0Pour bien démarrer
🎯 Objectifs
- Identifier les éléments d'une chaîne de transmission : émetteur, signal, canal, récepteur.
- Distinguer signaux sonores, lumineux et ondes radio ; utiliser leur vitesse de propagation.
- Coder une information en binaire ; distinguer signal analogique et numérique.
- Comprendre le rôle d'un capteur.
🧰 Prérequis
- Signaux sonores (ch. 4) et lumineux (ch. 8).
- Vitesse de la lumière, $d = v\times t$.
- Algorithmique en blocs (Scratch).
🔎 Situation de départ
Ta vidéo préférée s'affiche en quelques secondes alors qu'elle est stockée sur un serveur à des centaines de kilomètres. Comment l'information a-t-elle voyagé ?
1La chaîne de transmission
Transmettre une information, c'est l'acheminer d'un émetteur à un récepteur grâce à un signal qui se propage dans un canal (air, câble, fibre, vide).
| Signal | Canal possible | Vitesse |
|---|---|---|
| sonore | milieu matériel (pas le vide) | ≈ 340 m/s dans l'air |
| lumineux, infrarouge | air, vide, fibre optique | ≈ 3 × 10⁸ m/s (≈ 2 × 10⁸ m/s dans le verre) |
| onde radio | air, vide | ≈ 3 × 10⁸ m/s |
| électrique | câble | proche de celle de la lumière |
Les ondes radio, la lumière et l'infrarouge sont des ondes électromagnétiques : elles se propagent même dans le vide.
2Analogique et numérique
Un signal analogique varie de façon continue (comme la tension d'un microphone). Un signal numérique ne prend qu'un nombre limité de valeurs ; en binaire, deux valeurs : 0 et 1.
Pour numériser un signal, on le mesure à intervalles réguliers et on code chaque mesure par un nombre binaire. Plus on utilise de bits et de mesures, plus le signal numérique est fidèle.
Avec $n$ bits, on peut coder $2^n$ valeurs : 1 bit → 2 ; 2 bits → 4 ; 8 bits (un octet) → 256.
3Coder en binaire
En binaire, chaque position vaut une puissance de 2 : …, 8, 4, 2, 1.
1101 (binaire) = 1 × 8 + 1 × 4 + 0 × 2 + 1 × 1 = 13.
Un texte est codé lettre par lettre (code ASCII) : A = 65 = 01000001.
Le débit est le nombre de bits transmis par seconde (bit/s, Mbit/s). Durée de transmission = nombre de bits ÷ débit.
4Les capteurs
Un capteur convertit une grandeur physique (température, lumière, son, pression…) en un signal électrique, le plus souvent une tension. Exemple : un capteur de température de type LM35 délivre 10 mV par °C. Le signal du capteur peut ensuite être numérisé et transmis.
🧪 Simulation 1 — Chaînes de transmission
🧪 Simulation 2 — Coder un mot en binaire
Code ASCII sur 8 bits : chaque lettre est remplacée par un nombre (A = 65, B = 66…) écrit en binaire.
🧪 Simulation 3 — Numériser un signal
🛠️ Méthode — Calculer une durée de transmission
Énoncé
On envoie une photo de 24 Mbit (mégabits) avec une connexion de débit 8 Mbit/s. Le serveur est à 600 km, relié par fibre optique (vitesse de la lumière dans la fibre : 2,0 × 10⁸ m/s). Quelle est la durée d'envoi ?
Exemple entièrement rédigé
- Deux durées : la durée pour envoyer tous les bits (liée au débit) et la durée de propagation du signal.
- Durée d'envoi : $t_1 = \dfrac{24}{8} = 3$ s.
- Durée de propagation : $t_2 = \dfrac{d}{v} = \dfrac{6{,}0\times10^{5}}{2{,}0\times10^{8}} = 3{,}0\times10^{-3}$ s = 3 ms.
- Comparer : 3 ms ≪ 3 s : c'est le débit qui limite ici.
- Conclure : la photo est transmise en un peu plus de 3 s.
⚠️ Erreurs fréquentes
| Ce qu’on lit souvent | Ce qu’il faut retenir |
|---|---|
| ❌ Les ondes radio sont des sons. | ✅ Ce sont des ondes électromagnétiques, comme la lumière ; elles se propagent dans le vide. |
| ❌ Un signal numérique est forcément plus rapide. | ✅ La vitesse dépend du canal ; le numérique est surtout plus fiable. |
| ❌ Débit et vitesse de propagation, c'est pareil. | ✅ Le débit (bit/s) mesure la quantité d'information par seconde ; la vitesse (m/s), le déplacement du signal. |
| ❌ 1 octet = 1 bit. | ✅ 1 octet = 8 bits. |
| ❌ Un capteur affiche directement une température. | ✅ Il fournit une tension qu'il faut convertir (ex. 10 mV par °C). |
| ❌ 101 en binaire vaut cent un. | ✅ 101 (binaire) = 4 + 0 + 1 = 5. |
📌 L’essentiel
- Chaîne : émetteur → signal → canal → récepteur.
- Son : ≈ 340 m/s, milieu matériel ; lumière et ondes radio : ≈ 3 × 10⁸ m/s, même dans le vide.
- Analogique : continu ; numérique : valeurs discrètes, en binaire (bits). 1 octet = 8 bits ; n bits → $2^n$ valeurs.
- Durée d'envoi = nombre de bits ÷ débit.
- Capteur : grandeur physique → signal électrique.
✅ Quiz — je fais le point
Réponds seul(e). Aucune correction n’est affichée : ton professeur fera le bilan avec toi.
1. Dans une conversation téléphonique par portable, le signal entre l'antenne et le téléphone est :
2. 1011 (binaire) vaut :
3. Avec 3 bits, on peut coder :
4. Un signal qui varie de façon continue est :
5. Un fichier de 40 Mbit envoyé avec un débit de 10 Mbit/s met :
6. Un capteur de température convertit la température en :