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Niveau maths sup
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électricité

Posté par
Marie-C
04-11-07 à 12:11

Bonjour

Je dois déterminer l'équation différentielle à laquelle obéit q1 dans le circuit suivant.

Je précise qu'à l'origine l'interrupetur est ouvert et que les deux condensateurs sont déchargés.
A t=0, on ferme l'interrupteur.
Je n'ai pas vraiment d'idées (je ne vois pas comment démarrer).
Merci d'avance

électricité

Posté par
Johnw
re : électricité 04-11-07 à 12:20

Salut,

tu as du voir les sauts de tension, sauts de courant dans ton cours.

Ton exercice reprend exactement ca. Lorsque tu vas fermer l'interrupteur, il va y avoir un saut de tension dans tes condensateurs.

Essaye de commencer par la.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 12:24

salut
merci de ta réponse.
J'y avais pensé mais, le problème, c'est qu'il s'agit d'un circuit en parallèle avec deux condensateurs.
Dans mon cours, c'était très basique, on appliquait une loi des mailles.
Mais là...

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 12:26

Salut

En appliquant la loi des mailles ET des noeuds on y arrive

Je vais prendre mon petit dej', à toute!

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 12:28

ok, j'essaie.
Marmotte!

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 12:47

Je me lance
loi des noeuds: i= i1+i2(jusque là, pas de problème )
Par contre, pour la loi des mailles, c'est plus problématique.

0.5$E -ri-\frac{q}{C}-Ri_2=0

Posté par
Johnw
re : électricité 04-11-07 à 12:57

Mais tu es dans le domaine temporelle, donc i depend de t. et normalement la tension au borne d'un condensateur est uc(t) = 1/C * i(t)dt

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 13:01


Euh, j'ai juste appliqué le formule: q=uc donc u= q/c.
mais avec ta formule, ça revient au même, non?
i(t)=q' donc son intégrale, c'est q.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 13:12

Bon je viens de faire un truc vite fait, vérifie car c'est brouillon

E = ri + Uc + u (A) avec u la tension dans les branches parallèles et Uc la tension aux bornes du premier condensateur.

i = dq/dt = CdUc/dt et i1 = Cdu/dt ainsi que u = Ri2

D'où i = i1+i2 <=> i = Cdu/dt + u/R

Puis tu dérives (A) : rdi/dt + dUc/dt + du/dt = 0

Or di/dt = 1/R*du/dt + Cdu²/dt² et dUc/dt = i/C = u/RC + du/dt

D'où r(1/Rdu/dt + Cdu²/dt²) + u/RC + du/dt + du/dt = 0

<=> rCdu²/dt² + (r/R+2)du/dt + u/RC = 0

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 13:14

ok, je vérifie (enfin après le repas de famille, pfff...)
Merci

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 13:16

Ah je viens de voir que tu veux l'equa diff à laquelle obéit q1, c'est pas un soucis suffit ensuite de remplacer u par q1/C1 avec C1 la capacité de ce condensateur.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 13:16

Bon appétit

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 13:16

Merci
Bonne aprem!

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:01

me revoilou!!
Bon, je reprends ce que tu m'as dit

3$\textrm E= ri+u_c+u(A)
 \\ i=i_1+i_2=\frac{dq_1}{dt}+\frac{U}{R}=\frac{cdu}{dt}+ \frac{U}{R}
 \\ Ensuite, on derive la premiere expression.
Par contre, pourquoi dérives tu en même temps par rapport à i et à u?

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 15:03

Je ne dérive pas par rapport à i mais par rapport au temps

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:05

Je suis bête

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:07

J'ai une autre question tout aussi bête.
u, c'est q1/C1 car c'est un circuit parallèle et que dans l'une des branches, on ne trouve que le condensateur 1?

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:09

J'en ai marre,
Tu fais ça en 30s. Z'est trop inzuste.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 15:10

Car la tension u c'est celle qui est aux bornes du condensateur d'armature q1 et aussi aux bornes de la résistance R, puisque ces deux dipôles sont en parallèle ils ont même tension.

Donc q = C1u <=> u = q/C1

Ok ?

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 15:12

A force d'en faire ça va venir t'inquiète

Dis toi que je fais des coniques là c'est nettement moins drôle

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:12

oki.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:16

:d (je compatis même si je ne sais pas ce que c'est )

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 15:16

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 15:20

C'est trop moche, plein de calculs bourrins !

Par exemple on te donne une équation cartésienne genre :

x² + 8xy - 5y² - 28x + 14y + 3 = 0

Et tu dois dire si c'est une ellipse, une hyperbole ou une parabole, déterminer les éventuels centre, axes, asymptotes, foyers et tout un tas de trucs qui ne servent à rien vu que Maple le fait très bien

Bref c'est super ennuyant

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 16:02

Pour en revenir à l'elec, quand tu te trouves devant un exo inhabituel et que tu ne sais pas par où commencer, je te conseille d'écrire toutes les relations possibles : loi des mailles, loi des noeuds, relations intensité - tension dans chacun des composants du circuits...etc. Et ensuite tu essayes de bidouiller les formules pour aboutir à ce que tu veux. Certes c'est une méthode plutôt désordonnée mais ça permet d'avoir une base de travail au lieu de rester c** devant le problème

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:06

Bon, je vais tout réecrire correctement
3$\textrm E = ri +u_c+u(A)
 \\ i=i_1+i_2= \frac{dq_1}{C_1dt}+\frac{U}{R}
 \\ De plus
 \\ r\frac{di}{dt}+\frac{du_c}{dt}+\frac{du}{dt}=0
 \\ Or \frac{di}{dt}=\frac{d^2q_1}{d^2t}\times\frac{1}{C_1}+\frac{du}{R}
 \\ donc on a:
 \\ r \frac{d^2q_1}{d^2t}\times\frac{1}{C_1}+\frac{du}{dt}\times\frac{1}{R}+\frac{i}{C}+\frac{du}{dt}=0
 \\ d'ou
 \\ \frac{r}{C_1}\times\frac{d^2q_1}{d^2t}+\frac{dq_1}{dt}\times\frac{1}{RC_1}+\frac{dq_1}{dt}\times\frac{1}{C_1}+\frac{dq_1}{dt}\times\frac{1}{CC_1}+\frac{q_1}{RC}=0
 \\ soit
 \\ \frac{r}{C}q_1^{..}+q_1^.(\frac{1}{RC_1}+\frac{1}{C_1}+\frac{1}{C_1C})+\frac{q1}{RC}=0
Ce me semble un peu bizarre.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:07

Merci de tes conseils!
Sinon, les côniques, je dois en conclure que c'est pire que les DL.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 16:19

Euh pourquoi tu ne pars pas de ma formule ?

rCdu²/dt² + (r/R+2)du/dt + u/RC = 0

u = q1/C1 d'où :

(rC/C1) * dq²/dt² + [(2R+r)/C1R]dq1/dt + (1/C1RC)q = 0

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 16:21

Ben disons que oui les DL c'est barbant dans le sens où c'est très mécanique, mais au moins ça a une utilité ! On soulève n'importe quelle forme indéterminée avec cet outil, tandis que les coniques je cherche encore à quoi ça sert...

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:22

Je voulais tout faire avec q1.
Normalement ça devrait revenir au même.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:33

je vais trouver mon erreur
Sinon, je poste la suite de l'exo
Il faut ensuite en déduire la valeur de q1 lorsque t tend vers l'infini
donc, il faut résoudre l'équa diff.
On commence par résoudre l'équation caractéristique.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 16:38

Lol t'es barbare toi

Moi j'aurais simplement dit que pour t --> +oo les condensateurs sont chargés (on est en régime permanent) donc la tension à leurs bornes est E.

Par conséquent q1 = C1E.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:43

je t'écris mon raisonnement, tu me corriges si besoin
\frac{rC}{C_1}r^2+\frac{r+2R}{RC_1}r+\frac{1}{RCC_1}=0

donc
=\frac{(r+2R)^2}{(RC_1)^2}-\frac{4rC}{RCC_1^2}= \frac{r^2+4R^2}{C_1^2R^2C}

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:43

Tu crois que c'est aussi simple dque ça?
Oublie ce que j'ai écrit.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:46

En même temps, pourquoi nous avoir fait établir l'équa diff, dans ce cas là? (mis à part pour nous entraîner)
Je ne sais pas, il y a un déduire.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 16:49

Tu peux aussi résoudre l'équa diff tu retrouveras la même chose, mais moi j'ai tendance à en faire le moins possible

Ca dépend des questions qui suivent.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:50

Tu veux que je poste la suite, c'est encore pire.(enfin pour moi)
Déterminer les valeurs de q,q1,i,i1 et i2 juste après la fermeture de l'interrupteur.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 16:55

Oui ton delta je trouve (r²+4R²)/(C1²R²) > 0

Donc tu peux en déduire les solutions de l'homogène (une solution particulière est fastoche ici )

Résous l'equa diff ça permettra de vérifier si je ne me suis pas planté

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 16:56

Pourquoi t'as pas le C ?

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:00

Citation :
une solution particulière est fastoche ici
Je pense qu'on ne vit pas dans le même monde

En fait, on n'a pas besoin de claculer une solution particulière?
on a seulement une équation "homogène".

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:00

Excuse moi de t'ennuyer avec cela.

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 17:00

Parce qu'il faut multiplier la première fraction par C pour mettre au même dénominateur.

Sauf plantage

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 17:01

Oups oué dans ma tête j'avais = E

Donc juste les solutions de l'homogène !

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:02

ah oui, pardon, j'avais oublié que mon numérateur était multpiplié par C.

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:02

j'écris très mal: "multiplié".

Posté par
infophile
re : électricité 04-11-07 à 17:07

Je te laisse terminer, je repasse ce soir des amies sont arrivées.

Bonne soirée Marie

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:10

En tout cas, delta >0 donc il y a 2 racines:

r1= -\frac{r+2R}{2RCr}-\sqrt{delta}
r2= -\frac{r+2R}{2RCr}+\sqrt{delta}

et comme les racines sont réelles
3$q(t)=A e^{r1t}+Be^{r2t}

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:10

ok, bonne soirée

Posté par
Marie-C
re : électricité 04-11-07 à 17:11

Amuse toi bien!!

Posté par
Marie-C
re : électricité 05-11-07 à 10:40

salut
Je ne vois pas comment à partir de cela, on peut trouver la limite en +
r1 est négatif don A er1t tend vers 0.
Mais r2..

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