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Niveau terminale
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Circuit RL

Posté par
pppa
25-12-11 à 18:28

bonjour à tous

pouvez-vs m'aider à poser les équations différentielles qui vont bien pr la résolution de l'exercice suivant :

Une source de tension V est appliquée aux bornes d'un circuit RL, muni d'un interrupteur.

On négligera la résistance interne de la bobine d'inductance L, la résistance R étant montée en série avec la bobine.

Exprimer, en fonction du temps t,  l'intensité i traversant le circuit ds les 2 cas suivant

a/ on ferme le circuit avec l'interrupteur

b/ après un temps assez long, on rouvre le circuit en actionnant l'interrupteur.


Je pars de la formule de base : \rm V = Ri+L.\dfrac{di}{dt}
mais je voudrais isoler i pr pouvoir ensuite intégrer les 2 membres de la nouvelle égalité que je ne trouve pas.

Merci de me dire

Posté par
Marc35
re : Circuit RL 25-12-11 à 18:38

Bonsoir,
V\,=\,Ri\,+\,L\frac{di}{dt}\,\Rightarrow\,\frac{di}{dt}\,=\,-\frac{R}{L}\,i\,+\,\frac{V}{L}
C'est une équation différentielle de la forme y' = ay + b que l'on sait résoudre en terminale.

Posté par
pppa
re : Circuit RL 25-12-11 à 19:54

En résolvant l'équadiff je trouve comme solution

\rm i = K.e^{-\frac{R}{L}.t}+\dfrac{V}{R}

K est une constante d'intégration que j'ai obtenu en cherchant la solution de l'équation homogène de l'équadiff.

Mon pb : que vaut K ici ?

Merci de me dire si mon résultat est correct et comment interpréter ce K.

Posté par
Marc35
re : Circuit RL 25-12-11 à 20:19

Résultat correct...
K se détermine à partir de conditions particulières, les conditions initiales en général.
A t = 0,  i\,=\,0\,=\,K\,+\,\frac{V}{R}\,\Rightarrow\,K\,=\,-\,\frac{V}{R}

Posté par
pppa
re : Circuit RL 25-12-11 à 20:30

D'accord, dc \rm i = \dfrac{V}{R}.\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)

Pouvez-vs svp me donner une indication pr la Q2

Merci d'avance

Posté par
Marc35
re : Circuit RL 25-12-11 à 21:19

OK pour i
Dans la question 2, il y a quelque chose qui me gêne... On ouvre simplement l'interrupteur auquel cas la bobine n'est reliée à rien (il n'y a plus de circuit fermé) ou R se retrouve en parallèle sur L auquel cas, on a un circuit fermé sans générateur ?

Posté par
pppa
re : Circuit RL 25-12-11 à 22:53

Ce sera p.e. + clair avec un schéma.

Circuit RL
Il faut dc étudier le cas 2

Merci de me dire

Posté par
J-P
re : Circuit RL 26-12-11 à 10:22

Bin oui, il faut étudier les 2 cas.

Le 2ème cas :

Equation différentielle : Ri + L.di/dt = 0

Avec i(0) = V/R
-----

Posté par
pppa
re : Circuit RL 26-12-11 à 11:29

bonjour JP

Je ne comprends pas :

Citation :
i(0) = V/R


Peux-tu m'expliquer +  stp

merci

Posté par
pppa
re : Circuit RL 26-12-11 à 11:44

sinon je trouve comme solution à l'équadiff du cas 2

i = \rm K.e^{-\frac{R}{L}.t}.

Est-ce que K se détermine comme ds la cas 1 comme l'a expliqué Marc, soit t = 0, dc  i = 0

Ds ces conditions on aurait, si mon calcul est juste K = 0 , or on a vu que K = -\dfrac{V}{R} si c'est tjs valable ?

Mais je me pose la question de savoir prquoi considérer t = 0 ? Pr le cas 2, d'après l'énoncé, et pas seulemnt le schéma, on a fait circuler le courant avec l'interrupteur en pos. 1.

Et subitement on rouvre le circuit en faisant basculer l'interrupteur en pos. 2 ; c'est la qu'il faut exprimer l'intensité du courant entre le moment précédent juste la réouverture du circuit, et le moment où il n'y a plus du tt de courant qui circule ds le circuit.

Pr le dire en terme triviaux, déterminer l'intensité résiduelle en fonction du temps durant la chute de tension..

merci de m'aider

Posté par
J-P
re : Circuit RL 26-12-11 à 11:50

Dans la phase 1, tu as trouvé:

i(t) = (V/R).(1 + e^-t/(RC))

Ensuite, l'énoncé précise : "après un temps assez long, on rouvre ... "
On a donc laissé longtemps le montage dans la configuration de la phase 1, on a donc i qui a pour valeur : lim(t--> +oo) [(V/R).(1 + e^-t/(RC))] = v/R

Donc quand on commence la phase 2 (au moment du basculement de K en position 2), le courant dans le circuit est V/R

Si, on considère, pour étudier la phase 2, que l'horloge démarre à l'instant du basculement de K vers la position 2, donc que t = 0 à cet instant :

La valeur initiale du courant i(0) est égale à V/R.

On aura besoin de cette info (i(0) = V/R) pour déterminer la valeur de la constante qui sera dans la solution de l'équation Ri + L.di/dt = 0 qui est celle régissant le courant dans la phase 2 (k2 en position 2).
-----

Posté par
J-P
re : Circuit RL 26-12-11 à 11:58

Lire bien entendu :

Dans la phase 1, tu as trouvé:

i(t) = (V/R).(1 + e^-Rt/L)

On a donc laissé longtemps le montage dans la configuration de la phase 1, on a donc i qui a pour valeur : lim(t--> +oo) [(V/R).(1 + e^-Rt/L)] = V/R

...

Posté par
pppa
re : Circuit RL 26-12-11 à 12:06

Pardon, ds la phase 1, j'ai trouvé (à l'aide de Marc mais je viens de refaire tt le calcul) :

\rm i = \dfrac{V}{R}.\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)

C'est - , pas +  (c'est p.e. ce que tu voulais corriger d le 2ème message, mais....c'est resté pareil)

C'est ça ?

Je regarde la suite

Posté par
pppa
re : Circuit RL 26-12-11 à 12:25

compris pr

Citation :
i(0) = V/R
.

Dc si j'ai bien suivi (je pense), en phase 2,  \rm i = \dfrac{V}{R}.e^{-\frac{R}{L}.t}

Pr le signe + ou - ds la solution phase 1 , comme e^{-\frac{R}{L}.t} tend vers 0 lorsque t tend vers + ça ne m'a pas gêné pr la compréhension du reste et les calculs suivants.

mais c'est ça que je n'aurais pas trouvé seul :
Citation :
On a donc laissé longtemps le montage dans la configuration de la phase 1, on a donc i qui a pour valeur : lim(t--> +oo) [(V/R).(1 + e^-t/(RC))] = v/R


encore merci

Posté par
J-P
re : Circuit RL 26-12-11 à 12:52

Oui, les réveillons ne me valent rien.

i(t) = (V/R).(1 - e^(-Rt/L)) pour la phase 1

i(t) = (V/R).e^(-Rt/L) pour la phase 2



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