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Coursd'électroci nétique
EC3-CircuitRLCsérie
Tabledesmatièr es
1In troduction3
2Équ ationdi
érentielle3
3Ét udedurégimelibre 3
3.1Défin itionsdesvariablesréduites..........................4
3.1.1Pulsati onpropre
3.1.2Facteur d'amortissement
3.1.3Coe
cientd'amortisse ment3.1.4Facteur dequalité
3.2Lesdi
3.2.1Régime apériodique:!
>03.2.2Régimec ritique:!
=03.2.3Régimep seudo-périodiqu e:!
<04Ci rcuitRLCsérieetéchelon detension 11
5As pecténergétique:régim elibre11
11In troduction
Ala finduc hapitre précéd ent,nousavonsétudiéles régimestransitoiresdescircuitsdu premierordreRCetRLdonton arésoluleséq uationsd iérentiellespourtrouverlesexpression s
destension setintensités. Nousallons iciétudierdan slemêmee spritlerégimetransitoir educircui tRLCsér iequi commenousallons levoirdonne naissanceàdes oscillat ionsélectr iques. Leci rcuitRLCétantdudeuxièm eordre ,ceseraaussil ecasdes onéquationdiérentielle.
Elleferaalorsap paraîtrelanoti onderégimes :selonl'amortissementdu circui tpare etJoule , lerégim etransitoireestd iérent.
2Éq uationdi
érentielle
Onétud ielecircuitRLsoumi sàunet ensione(t),on s'intéresseàlatensionauxbornesducond ens ateur etàl'i nte nsitéquiparcourtlecircuit.Labobinees t idéale.Onappliquela loidesm ailles: e=Ri+L di dt +u(1)Commei=C
du dt ,ona : LC d 2 u dt 2 +RC du dt +u=e(2)Cetteéquationdi
érentielleestuneéquationduse-
condordreà coe cientconstant,le circuitRLCsérie estappelé circuitdusecondor dre.Figure1-C irc uitRLC
3Ét udedurégimel ibre
Nousallon snousintéress erdansunpr emiertempsaucomportementducircu itlorsqueleconde nsateuràétépréalablementchargésousl ate nsionEdugén érateur,etlorsqu'ilse
déchargedanslabobinee tlarésist ance.L'équationdi
érentiellecorrespondantàcerégimel ibre(appeléaussirégimepropre)estl a suivante: LC d 2 u dt 2 +RC du dt +u=0(3) Oncher chedoncunesolutiondecet teéquationq uiestuneé quationhomogène.Cette solutionestdutypeu=Ae rt avecAunecons tant e. Sioninj ect ecettesolutiondans(3)etquel 'onélimine lasolution u=0quin'apasd esens physique,onobtient: LCr 2 u+RCru+u=0!"r 2 R L r+ 1 LC =0(4) 2 ElectrocinétiqueEC3-CircuitRLCsérie3.1Définition sdesvariablesréduites Cettedernièreé quationestappeléepolynômecarac téristiquedel'équ ationdiérentielle(3).
Trouverlessolutionsde cepolynôme permetdetrouverlessolu tionsde l'équat iondiérentielle.
Pouréclairc irlarésolution,nousallonsuti liserd esvariablesdites"réduites":3.1Définitio nsdesvariablesréduites
L'intérêtdesvariablesréduit esestd'u tiliserdesvariablesdem êmedimensiondansla résolutiondel'équation.Onpe utdonc appliquersarésolutiondansn'imp orteque lsystème d'unité.3.1.1Pulsat ionpropre
Celle-cicorrespondàlapuls ationdesoscillationsenl'absen ced e"frott ements"(amortisse- mentpare etJoule ici): 0 1 LC (5) 0 :pulsationpropreexpriméee nrad.s "1 ous "1L:inductancedelabobineexprimée enHenr y(H)
C:capacitéducondensateur exprim éeenFarad(F) Ene et,ladéfi nitiond uradianditquedansuncercle, l'anglee nradianestler apportdela longueurdel'arcquedéc ritl'an gleparlerayon. Ils'agitdur apportdedeuxlongueurs .3.1.2Facteur d'amortissement
Ilvaêt reliéà larésistance globaleducir cui t.Plus cefacteurseragrand,plusl'amorti ssement
seraélevé : R 2L (6) ":facteurd'amortisseme ntexpriméens "1