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Niveau maths sup
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Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t>0

Posté par
athrun
29-12-10 à 11:09

Bonjour,

je suis bloqué dans cet exercice, après avoir trouver les intensités et les tensions pour t<0, je tombe sur une incohérence pour t>0 :

Citation :

Pour t<0, l'interrupteur K est ouvert et K' fermé (depuis longtemps). A t=0, on ferme K et on ouvre simultanément K'. e(t)=E pour t<0 et e(t)=E'=(ER')/(R+R') pour t>0

Dessiner les circuits équivalents au circuit à t=0-, à t=0+ et lorsque t+. Donner en le justifiant rigoureusement, les valeurs de toutes les intensités et de toutes les tensions à ces 3 instants.


5$\fbox{t=0^-}
Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t>0

iL=0 (interrupteur K ouvert)
iC=0 (condensateur chargé)
on déduit i=iR'

E-Ri=R'iR'=R'i,

soit i=iR'=E/(R+R')

UR=ER/(R+R') UR'=ER'/(R+R')

UC=E-UR=E(1-R/(R+R'))

UL=UR'

Bilan :  4$\fbox{i_L=i_C=0 \ i=i_{R'}=\frac{E}{R+R'}}

4$\fbox{U_R=\frac{ER}{R+R'} \ U_{R'}=\frac{ER'}{R+R'} \ U_C=E(1-\frac{R}{R+R'}) \ U_L=\frac{ER'}{R+R'}}

5$\fbox{t=0^+}
Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t>0

iL=0 (continuité du courant assurée par la bobine)
iR'=0 (interrupteur K' ouvert)
on déduit i=iC

Mon problème : iR'=0 donc UR'=0 donc UC=0 or UC(0-)=UC(0+)=E(1-R/(R+R'))0 ...

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 11:22

Je pense avoir trouvé mon erreur, en fait la branche avec R' où l'interrupteur est ouvert il ne faut même pas la dessiner, du coup on obtient :

[img1]

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 11:25

Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t

iL=0 par continuité.
i=iC par conséquent.
q(0-)=q(0+) => UC(0-)=UC(0+)=E(1-R/(R+R'))=E' par continuité.
E'=Ri+UC=Ri+E' donc i=iC=0 et toutes les intensités sont nulles c'est pas un peu bizarre ça encore ?

Posté par
J-P
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 12:01

Pas besoin d'équations pour raisonner.

En t = 0-

iC = 0
iR' = i = E/(R+R')
IL = 0
UC = UR' = E.R'/(R+R')

Le circuit équivalent en t = 0- est avec K' fermé et où on a enlevé L et C et avec les valeurs des courants et tensions ci-dessus.
-----
En t = 0+

iL = 0 (car le courant ne peut pas varier instantanément dans une inductance)
iR' = 0 puisque K' est ouvert.
UC = E.R'/(R+R') car Uc ne peut pas varier instantanément
i = le même qu'en t=0-, soit i = E/(R+R')

Le circuit équivalent en t = 0+ est avec L et R' enlevé.
-----
En t --> +oo

L se comporte comme un court-circuit (tension à ses bornes = 0 V) --> iR' = 0, iC = 0 et i = IL = E/R

Le circuit équivalent en t --> +oo est avec L remplacé par un court-circuit, R' et C enlevés.
-----
Sauf distraction.  

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 12:27

Bonjour J-P merci de me répondre !

je trouve globalement les mêmes choses que vous mais le problème se retrouve au niveau de t=0+ :

UC reste le même on est d'accord, or si i reste le même, on a UR+UC=E, or à t=0+, la valeur de la tension délivrée par la source change et passe de E à E'=ER'/(R+R')=UC(0+) (c'est la particularité exotique de l'exercice) c'est pour ça que j'en ai déduit i=0    


(je n'ai pas de problème concernant t +oo)

Posté par
J-P
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 13:27

Non, en t = 0+

On a Uc = E. R'/(R+R') et i = (E - Uc)/R = [E - E. R'/(R+R')]/(R.(R+R')) = E/(R+R')

Et tout est OK, la tension délivrée par la source ne change évidemment pas, elle reste égale à E.

On trouve bien que E - Ri - UC = 0
En effet :

E - Ri - UC = E - R.(E - Uc)/R - E. R'/(R+R') = E - E + Uc - E. R'/(R+R') = E - E + E. R'/(R+R') - E. R'/(R+R') = 0

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 13:36

Oui je comprends c'est vrai si e(t)=E à t>0 or dans mon exercice justement ils précisent :

Citation :
e(t)=E pour t<0

et

e(t)=E'=ER'/(R+R') pour t>0


mais vous semblez dire que E ne change pas je comprends plus ...

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 14:03

C'est ça mon schéma au départ :

Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t

avec : 5$\red\left\{
 \\ \begin{array}{ll}
 \\ e(t)=E \ \rm{pour} \ t<0\\
 \\ e(t)=E'=\frac{ER'}{R+R'} \ \rm{pour} \ t>0 
 \\ \end{array}
 \\ \right.

Posté par
J-P
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 16:40

Ton énoncé (premier post) dit :

Pour t<0, l'interrupteur K est ouvert et K' fermé (depuis longtemps).

Et sauf indication explicite contraire, e(t), qui est la sortie d'un générateur supposé parfait, n'a aucune raison de varier en cours d'exercice.
Et donc si le générateur est un générateur de tension continue de FEM égale à E, on a e(t) = E pour tout l'exercice.

S'il en était autrement, il serait impératif que l'énoncé précise les valeurs de e(t), car cette tension est imposée au circuit puisque c'est un générateur de tension (dessiné comme parfait sur le schéma).

Ce que tu as écrit en rouge est-il le fruit de ton raisonnement ou bien une donnée explicite de l'énoncé ?

La tension ER'/(R+R') est celle sur le condensateur en t = 0- et aussi en t = 0+ ... mais ce n'est, a priori, pas la tension e(t) pout t > 0, sauf si on l'impose par l'énoncé car tout est possible ... mais ce serait bien bizarre dans un tel exercice.

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 17:16

Merci d'être toujours là

je me suis assez mal expliqué je le reconnais à mettre des E'=UC partout on pouvait croire que ça venait de moi ...

en fait ce qui est en rouge vient de l'énoncé, c'est écrit.

D'autre part je suis entièrement d'accord avec vous pour le cas où e(t)=cste=E \ \forall t

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 29-12-10 à 17:20

et j'ai absolument besoin de connaître la valeur de i(0^+) car après j'ai établi l'équation différentielle vérifiée par u(t) la tension aux bornes de la bobines pour les t>0.

Je connais u(0^+)=E' il ne me manque plus que :  3$\frac{du(t)}{dt}\|_{0^+}=\frac{dU_C}{dt}\|_{0^+}=\frac{i_C(0^+)}{C}=\frac{i(0^+)}{C}

Posté par
J-P
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 31-12-10 à 12:53

Si l'écriture rouge est correcte, alors :

i(0+) = 0
iL(0+) = 0
iC(0+) = 0

Posté par
athrun
re : Déterminer intensités et tensions circuit RLC pour t<0 et t 31-12-10 à 13:41

Ok merci c'était donc ça !

Je pense que ce changement de tension a justement été fait dans le but d'avoir i(0+)=0,

car la fonction 5$u_L(t)=e^{-\frac{t}{\tau_0}}(A\cos\Omega t+B\sin\Omega t)

j'ai besoin des deux conditions initiales 4$u_L(0^+)=E' et 4$\frac{du_L}{dt}\|_{0^+}=0 et cette seconde étant nulle ça devrait simplifier les choses !



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