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Niveau maths sup
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Atténuations d'une résonance

Posté par
pfff
09-01-21 à 13:14

Bonjour, j'ai cet exercice qui comporte trois parties à terminer mais je n'arrive pas à comprendre certaines questions. merci de m'aider

ENONCE

On considère le circuit représenté sur la figure 1. Le générateur délivre une tension sinusoïdale e(t) = E cos(t). On note u(t) = U cos( t + ) la tension aux bornes du condensateur.

Atténuations d\'une résonance

1. Donner les expressions des tensions complexes \bar{e(t)}et\bar{u(t)} associées aux tensions e(t) et u(t). Exprimer les amplitudes complexes \bar{E} et \bar{U} associées à ces signaux en fonction de E, U et

2. Montrer que :

                                  \bar{U} = \frac{\bar{E}}{1 - \frac{\omega ²}{\omega _0²}}

o est à exprimer en fonction de L et C.

3. En déduire l'amplitude U() de la tension aux bornes du condensateur

4. Quelle est la pulsation de résonance 1 du circuit ? Que vaut l'amplitude à la résonance? Commenter

5.Tracer l'allure de la courbe d'amplitude U()

6.Déterminer le déphasage () et tracer l'allure de la courbe de phase.



RÉPONSE

1.
\bar{e(t)} = Ee^{j\omega t} et \bar{u(t)} = Ue^{j\omega t}e^{j\varphi }

\bar{E} = E et \bar{U} = Ue^{j\varphi }

2. je trouve bien  \bar{U} = \frac{\bar{E}}{1 - \frac{\omega ²}{\omega _0²}}

avec o = 1/(LC)

3. Je trouve U(\omega ) = |\bar{U} | = \frac{E}{|1-\frac{\omega ²}{\omega_0²}|}

4. Je n'arrive pas à trouver

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 13:37

4. j'ai pu essayer quelque chose

j'ai résolu |\bar{H}(j\omega ) = \frac{|\bar{H}(j\omega )|_{max}}{\sqrt{2}} avec |\bar{H}(j\omega )|_{max} = 1

je trouve 1 = 0

mais dans ce cas c'est impossible de calculer l'amplitude à la résonance

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 13:46

Bonjour,

4-
- Quelle est la définition de la résonance ?
- Pourquoi le gain max serait-il de 1 ?
- Votre définition concerne la fréquence de coupure, ce n'est pas ce qui est demandé.  

La pulsation de résonance est bien 0  mais je ne vois pas trop comment vous l'avez trouvée.

Citation :
impossible de calculer l'amplitude à la résonance

le résultat n'est pas forcément une valeur, mais peut-être une limite

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 14:26

ah oui désolé.

Mais la pulsation de résonance est bien 0 car à la résonance la pulsation est égale à la pulsation propre du circuit

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 14:28

C'est bien cela, et donc que dire de l'amplitude à la résonance ?

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 14:43

elle tend vers

mais je vois pas comment commenter

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 14:50

La tension aux bornes du condensateur infinie, vous ne voyez pas le problème ?

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 14:56

le condensateur se comportera comme un interrupteur ouvert

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 15:04

quelques indices pour tracer la courbe de U(w)

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 15:24

Si la tension est "infinie" il y a
1- des chances que le circuit ne résiste pas
2- le modèle linéaire doit être probablement à revoir
3- ...

Pour tracer la courbe, vous prenez quelques points de repère
- comportement basse fréquence
- comportement haute fréquence
- comportement au voisinage de la résonance

et vous tracez une courbe raisonnable pour relier les trois zones

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 15:33

D'accord merci

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 15:37

U(\omega ) = |\bar{U} | = \frac{E}{|1-\frac{\omega ²}{\omega_0²}|}


0 , U() = E

0 , U() = (E0)/

= 0, U()

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 15:39

c'est un peu bizarre à représenter

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 15:41

Vous partez d'une horizontale à E qui doit diverger pour la résonance.

Et ensuite vous repartez de la résonance avec une hyperbole.  

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:02

ah oui merci beaucoup

pour la phase

() = -arg ( 1 - \frac{\omega ²}{\omega _0²} )

- si wo, () = -
- si 0 , () = 0

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:05

OK pour la phase

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:13

merci beaucoup

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:30

PARTIE 2

Afin d'atténuer la résonance du circuit LC présenté à la figure 1, on ajoute une résistance R en parallèle du condensateur ( figure 2 ). Le générateur délivre toujours la tension sinusoïdale e(t) = E cos(t)

1. On associe aux tensions e, u_L et u les vecteurs de Fresnel \bar{E} , \bar{U_L} , \bar{U} et aux intensités i, i_1 et i_2 les vecteurs de Fresnel \bar{I},\bar{I_1}, \bar{I_2} . Représenter ces vecteurs et en déduire si u est en avance ou en retard de phase par rapport à e

                                 Atténuations d\'une résonance

2. Montrer que l'expression de la tension complexe \bar{u(t)} peut s'écrire sous la forme :

                              \bar{u(t)} = \frac{\bar{e(t)}}{1 + \frac{j\omega }{Q\omega _0}-\frac{\omega ²}{\omega_0²}}

où Q est à déterminer

3. Déterminer les limites de \bar{u(t)} à très haute fréquence et à très basse fréquence. Vérifier la cohérence de ces résultats par simplification du circuit.

4. Déterminer la valeur de l'amplitude u(t) à la pulsation de résonnance 1 déterminée à la question 4.
Comment doit on faire varier R pour diminuer l'amplitude des oscillations à cette pulsation ?

5. Calculer le déphasage de u(t) par rapport à e(t) à la pulsation 1.


Je n'arrive pas à faire la première question

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:36

Déjà quelles expressions (ou relations) trouvez-vous pour ces grandeurs complexes ?

Le tracé n'arrive qu'après.

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:50

je me suis trompé pour les vecteurs de Fresnel ce sont des vecteurs en haut pas des barres

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 16:53

Ce n'est pas le plus important.

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 17:08

ok

\vec{E} = Ee^{j\varphi } ? j'en suis pas trop sur

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 17:16

Vous donnez le résultat correct dans votre message du 09-01-21 à 13:14
Pourquoi avez-vous changé ?
D'autre part, il y a 6 amplitudes complexes à donner, on ne va pas faire un message pour chaque.

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 17:29

mais je comprends pas ici on raisonne en termes de vecteurs, non ? mais vous dites des amplitudes complexes

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 17:34

Un vecteur de Fresnel est simplement la représentation géométrique d'un complexe.

En cartésienne, le complexe  x+jy a comme représentant le vecteur (x,y)

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 17:57

ok donc

\vec{E} = E, \vec{U} = Ue^{j\varphi }, \vec{U_L} = jL\omega \vec{I}

pour les intensités je vois pas trop

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 18:15

Il faut écrire les lois de l'électrocinétique.

Sinon, Fresnel pour un schéma mi parallèle mi série, ce n'est pas très pratique, je ferai bien tous les calculs en complexe et traduction à la fin en Fresnel, mais ce n'est peut-être pas ce qui est demandé.

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 18:37

Citation :
Il faut écrire les lois de l'électrocinétique.


je vois pas trop de quoi vous parlez

Posté par
gts2
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 19:12

Loi d'Ohm, loi des mailles, lois des noeuds ...

Posté par
pfff
re : Atténuations d'une résonance 09-01-21 à 21:02

ah d'accord



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