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Niveau terminale
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auto induction

Posté par
moussolony
09-03-20 à 19:44

Bonsoir
Énoncé:
Un circuit en série se compose d un générateur de f.e.m E=25 V et de résistance interne négligeable , d un interrupteur et d une bobine d inductance L et de résistance r (fi 1). On ferme l interrupteur a l instant t=0 s .on enregistré les variations de l intensité l du courant en fonction du temps (figure2)
Le coefficient directeur de la tangente a l origine est 50 SI
Au bout de t=0,02 s,on peut considérer que le courant est établi,son intensité étant constante et égale a 1 A.
1/ exprimer la f.e.m d auto induction en fonction de E,r et i
2/déduire de la courbe (fig2) les valeurs de r et L.
3/le générateur délivré maintenant un courant dont l intensité est représente sur la figure 3.
3/1 déterminer dans chaque phase :
La f.e.m d auto induction e.
L intensité i(t) du courant.
La tension aux bornes de la bobine.
3/2 représenter sur le même graphique e(t) et u(t)
Échelle :
2 cm==> 20 ms et 1 cm==> 10 V

Réponse
Question 1
e=-L*di/dt
Mais je n ai pas trouvé E ,r et i dans l expression

auto induction

Posté par
vanoise
re : auto induction 09-03-20 à 20:21

Bonsoir
En appliquant la loi daddition des tensions ou la loi des mailles.  Tu va obtenir une relation entre di/dt, R, R et i. Il te suffit d'étudier 2 cas: l'instant initial et la limite du courant continu.

Posté par
moussolony
re : auto induction 09-03-20 à 20:54

La loi d addition
UE : désigné la tension au bornes du générateur
U;la tension au borne de la bobine.
Selon moi
UE=U
Est ce que c est correct

Posté par
vanoise
re : auto induction 09-03-20 à 21:15

Quelle est l'expression de la tension aux bornes de la bobine ( L,r) ?

Posté par
moussolony
re : auto induction 09-03-20 à 21:16

On aura donc
e-ri=ri+L*di/DT
e=2ri+L*di/dt

Posté par
moussolony
re : auto induction 09-03-20 à 21:21

La tension aux bornes de la bobine est
U=ri+L*di/dt

Posté par
moussolony
re : auto induction 09-03-20 à 21:23

C est plutôt
U=ri-e

Posté par
vanoise
re : auto induction 09-03-20 à 21:32

D'où l'équation  :
E=R.i+L.di/dt
A appliquer à l'instant initial pour obtenir L puis à appliquer au régime continu pour obtenir r.

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 14:06

Bonjour
A l état initial i=0
E*dt/di=L

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 14:47

Attention aux notations ! \frac{di}{dt} désigne la dérivée de i par rapport à t, pas un rapport de deux grandeurs ! Soit f la fonction telle que i=f(t), les mathématiciens noteraient f'(t) cette dérivée plutôt que \frac{di}{dt} !
Revois bien ton cours de math sur la notion de dérivée et son lien avec le coefficient directeur de la tangente à la courbe représentative. Observe bien la courbe représentant les variations de i en fonction de t. "Comme par hasard", la tangente à la courbe est tracée au point d'abscisse t=0. Puisque l'échelle est fournie, tu peux déterminer graphiquement le coefficient directeur de cette tangente. Puisque i=0 pour t=0, à cet instant initial :
E=L\cdot\frac{di}{dt} ; tu pourras ainsi obtenir L.

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 17:49

L équation de la tangente est
y=f'(t)(x-a)+f(a)
Or f'(t)=di/dt=50
E=L*50
L=0,5 H

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 18:11

OK
Il te reste maintenant à étudier le régime continu : i=constante=ordonnée de l'asymptote horizontale à la courbe i=f(t). Alors : \frac{di}{dt}=0 , donc : ...

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 18:27

R=E/i

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 18:31

R=25

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 18:35

Raisonnement correct mais attention : une application numérique non accompagnée de son unité correcte, lorsqu'elle existe évidemment, est considérée comme fausse dans la plupart des examens et concours...

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 18:45

i=constante=ordonnée de l asymptote horizontale a la courbe
i=f(t) alors di/dt=0, donc
E=Ri
R=25

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 18:52

Voilà qui est beaucoup mieux !

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 18:55

Mais qu est ce que je dois maintenant

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 19:02

Il te faut calculer \frac{di}{dt} dans les trois cas :
* t<20ms
* 20ms<t<40ms
* 40ms<t<60ms.
Restera ensuite à appliquer les formules générales :

e=-L\cdot\frac{di}{dt}

u=r.i+L\cdot\frac{di}{dt}

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 19:13

Cas 1:
t<20 ms
di/dt=1-0/20-0=0,05

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 19:21

Tu as (encore...) oublié l'unité mais le calcul du coefficient directeur est correct.
Attention : tu as tout intérêt à exprimer t en seconde et non en millisecondes.

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 19:28

di/dt=50 SI

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 20:04

Tous les correcteurs n'acceptent pas la simple indication SI ; ici ampère par mètre : A/m.

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 21:01

Cas 2:
1-0/0,04-0,02
1/0,02=50 A/m
Cas3:
di/dt=50 A/m

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 21:06

Cas 2 : i = constante, donc ?
Cas 3 : erreur de signe.

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 21:12

Cas2
Donc di/dt=0

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 21:15

Cas3
di/dt=1-0/0,06-0,04
di/dt=50 A/m
Ou l erreur

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 21:58

Le coefficient directeur s'obtient en soustrayant la valeur initiale à la valeur finale.
Au numérateur  : 0-1 et non  1-0.

Posté par
moussolony
re : auto induction 10-03-20 à 22:05

Cas3
J ai trouvé
di/dt=50 A/m

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 22:14

Tu as tout de même suivi des cours de mathématiques.  Cas 3 : le coefficient directeur est négatif comme déjà dit.

Posté par
odbugt1
re : auto induction 10-03-20 à 22:39

Bonsoir,

Excusez mon intrusion mais di/dt en A/m me trouble.
J'aurais dit en A/s

Posté par
vanoise
re : auto induction 10-03-20 à 23:00

Bonsoirodbugt1 : il s'agit évidemment d'une grosse étourderie de ma part.
A/s bien sûr ! Désolé !

Posté par
odbugt1
re : auto induction 10-03-20 à 23:19

J'avais compris, bien sûr, que c'était une étourderie et pu ainsi constater que je  n'étais pas le seul à en avoir.
J'ai préféré tout de même le signaler de crainte que moussolony ne s'en rende pas compte.

Posté par
moussolony
re : auto induction 11-03-20 à 08:36

Bonjour
Comment le coefficient de la tangente est:
di/dt négatif du cas 3

Posté par
vanoise
re : auto induction 11-03-20 à 10:44

Bonjour odbugt1

Citation :
J'ai préféré tout de même le signaler de crainte que moussolony ne s'en rende pas compte.

Crainte tout à fait justifiée... En tous cas : merci pour la correction !

Bonjourmoussolony
Il me semble t'avoir déjà rappelé la définition du coefficient directeur d'une droite  :

\frac{di}{dt}=\frac{i_{(t2)}-i_{(t1)}}{t_{2}-t_{1}}=\frac{0-1}{60.10^{-3}-40.10^{-3}}=-50A/s
en posant : t2=60ms et t1=40ms
Je ne suis pas sûr que tu ais bien compris en cours de math la signification du signe d'une dérivée ; puisque, dans le cas 3, l'intensité décroit en fonction du temps, la dérivée ne peut qu'être négative ...

Posté par
moussolony
re : auto induction 11-03-20 à 11:11

Cas1
e=-50L
U=ri+50L
Je suis bloqué

Posté par
vanoise
re : auto induction 11-03-20 à 13:29

Les questions précédentes ont permis d'obtenir les valeurs de L et r. Tu n'as plus qu'à faire les trois applications numériques.

Posté par
moussolony
re : auto induction 11-03-20 à 13:38

Cas1
e=-50*0,5
u=25+50*0,5
e=-25 V
U=50 V

Posté par
vanoise
re : auto induction 11-03-20 à 13:58

Relis bien l'énoncé : il s'agit d'obtenir u(t) soit l'expression de u en fonction de t.
Sur le premier intervalle de temps, L.\frac{di}{dt} est constant mais i est une fonction du temps. Il te faut donc commencer par obtenir i(t) entre 0 et 20ms avant d'appliquer la formule générale : u=r.i+L\cdot\frac{di}{dt} .

Posté par
moussolony
re : auto induction 15-03-20 à 21:18

Si L*di/dt  est constant et L*di/dt=0
u=ri
u/r=i
Mais on ne connait pas u

Posté par
vanoise
re : auto induction 15-03-20 à 21:50

Si je peux me permettre un conseil : je pense que tu te disperses trop en menant en même temps de nombreux exercices, souvent sur le même thème. Tu finis par ne plus avoir en tête les énoncés précis puisque la recherche d'un même exercice s'étale parfois sur plusieurs semaines.
La question ici est d'obtenir u sachant que r et i sont connues.

Posté par
moussolony
re : auto induction 15-03-20 à 22:11

U=ri
U=25*1
u=25 V

Posté par
vanoise
re : auto induction 15-03-20 à 22:16

oui !

Posté par
moussolony
re : auto induction 15-03-20 à 23:00

Et la suite

Posté par
vanoise
re : auto induction 15-03-20 à 23:14

La méthode est la même que pour le cas 1. Je te laisse réfléchir et proposer une solution...

Posté par
moussolony
re : auto induction 16-03-20 à 16:25

Cas 2
On di/dt=0
U=25 V
Cas3
U=ri+L*di/dt  or di/dt=-50 V
U=25*(-1)+0,5*-50
U=-50 V

Posté par
vanoise
re : auto induction 16-03-20 à 17:25

Tu fais exactement la même erreur que celle commise pour le cas 1 dans ton message du  11-03-20 à 13:38. La réponse fournie alors reste donc valide : il te faut exprimer i en fonction de t avant d'utiliser la formule u=r.i+L\cdot\frac{di}{dt}

Posté par
moussolony
re : auto induction 16-03-20 à 17:46

Comment faire cela s il vous plait

Posté par
vanoise
re : auto induction 16-03-20 à 17:58

Entre t=40ms et t=60ms, la courbe représentant les variations de i en fonction de t est une droite. Il est donc possible d'écrire son équation sous la forme :
i=a.t+b
en écrivant : i=1A si t=4.10-2s
et : i=0 si t=6.10-2s,
tu obtiens un système de deux équations permettant d'obtenir les valeurs de a et b.

Posté par
moussolony
re : auto induction 16-03-20 à 18:29

On aura donc
1=4a*10^-2+b
0=6a*10^-2+b
0,02a=-1
a=-50 A/s

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