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Niveau maths sup
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Expression de i(t) dans un circuit

Posté par
iSteelZ
17-01-15 à 18:40

Salut !

J'ai un problème avec cet exercice. En effet, je trouve une valeur de i(t) = \frac{E}{R}, pour tout t.

Voici le circuit :

Expression de i(t) dans un circuit

Je trouve l'équation différentielle :

\frac{d^{2}i}{dt^{2}} + \frac{1}{RC} \frac{di}{dt} + \frac{1}{LC}i = \frac{E}{RLC}

Et pour les conditions initiales : i(0) = \frac{E}{R}, \frac{di}{dt}(0) = 0

Pareil que mon sujet précédent (je poste beaucoup aujourd'hui), je ne vois pas ou est-ce que j'ai pu faire une erreur...

Merci d'avance,

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 18:59

Salut,

Je te conseille d'appliquer la loi des noeuds après avoir remplacé le générateur de tension (f.e.m e et R en série) en générateur de courant \eta = \dfrac{e}{R}

Tu trouveras une équation de la forme :

\dfrac{d^2u}{dt^2} + \dfrac{\omega _0}{Q} + \omega _0^2.u = 0

u = tension aux bornes du générateur (f.e.m e et R en série)
\omega _0 = \dfrac{1}{\sqrt{L.C}}
Q = R.C.\omega _0

Posté par
iSteelZ
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:15

Le problème a l'air d'être ma seconde condition initiale \frac{di}{dt}(0)=0.
Pourtant j'ai fait deux raisonnements différents, et ces deux raisonnements me donnent la même valeur :

1. On sait que L*di/dt apparaît seulement aux bornes de la self. Alors on fait une loi des mailles dans la maille de gauche, vu qu'on connaît la valeur de i(0), ça nous donne :
0 = E - Ri(0) - L\frac{di}{dt}(0). Or i=E/R, donc on trouve bien L*di/dt(0)=0, et di/dt(0)=0.

2. Dans tous les cas, on a L*di/dt = u (aux bornes du condensateur). En t=0, ce dernier se comporte comme un générateur de tension déchargé, donc un fil. La tension dans un fil est nulle, donc u(0) = 0, d'où di/dt = 0.

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:21

Est-ce que le condensateur est supposé déchargé initialement ?

Posté par
iSteelZ
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:22

Oui ! C'est vrai que j'aurais du prévenir, ce genre de détails peut aider.

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:27

Dans ce cas,

à l'état initial, en supposant que
u = tension aux bornes du générateur (f.e.m e et R en série)
u = tension aux bornes de la bobine
u = celle aux bornes du condensateur initialement déchargé

u(0) = 0
(\dfrac{du}{dt})_{t=0}=\dfrac{e}{R.C}

en faisant la loi des noeuds dont je t'ai parlé en t = 0

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:27

u(0) = 0
 \\ (\dfrac{du}{dt})_{t=0}=\dfrac{e}{R.C}

Posté par
iSteelZ
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:31

Ce que je ne comprends pas c'est que avec ta méthode on a les conditions initiales sur la tension u, alors qu'on cherche l'expression du i(t) du courant.

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 19:35

C'est une méthode comme une autre

si tu fais ainsi :

u(t) = \dfrac{e}{R.C.\omega}.e^{-\dfrac{\omega _0}{2.Q}.t}

i_1 = C.\dfrac{du}{dt}

et d'après la loi des mailles :

i_2 = \dfrac{e}{R} - \dfrac{u}{R} - i_1

Posté par
iSteelZ
re : Expression de i(t) dans un circuit 17-01-15 à 22:30

Après un peu de réflexion, j'ai trouvé une méthode qui me permettrait, je pense, de trouver ma condition initiale, parce que je ne suis pas sûr de pouvoir refaire le raisonnement que tu m'as proposé ici...

Déjà, i2(0) = 0, donc i(0) = i1(0).
Avec la loi des mailles, on a 0 = E - Ri - u. En dérivant le tout, on trouve di/dt(0) = -du/dt(0)*1/R.
Or, C*du/dt(0) = i1(0) = i(0) = E/R.
D'où di/dt(0) = -E/(R²C) ?

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 18-01-15 à 11:00

Citation :
C*du/dt(0) = i1(0) = i(0) = E/R


<=> du/dt = E/RC, ce n'est pas ce que j'avais écrit ?[sub][/sub]

Posté par
iSteelZ
re : Expression de i(t) dans un circuit 18-01-15 à 18:05

Si effectivement, mais après il fallait faire le lien entre di/dt et du/dt !

En tout cas merci d'avoir supporté mon incompréhension

Posté par
gbm Webmaster
re : Expression de i(t) dans un circuit 18-01-15 à 18:26

Je t'en prie

Citation :
En tout cas merci d'avoir supporté mon incompréhension


Lol, c'est un peu mon rôle en même temps, et l'essentiel est de comprendre à la fin



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