Bonjour à tous! J'ai un exercice assez long d'électricité, et j'ai beaucoup de mal à le faire...
Merci d'avance à ceux qui pourront m'aider!
Énoncé:
On considère un formé d'une seule
contenant
de
et
en
avec une
et d'un
.
Pour tout , on considère que l'
est
.
Pour tout , le
est
d'une charge
et l'autre est
.
À on ferme l'
. On note
l'
du
circulant dans la
,
et
les
aux bornes des
et
.
On traitera les questions
le
.
1) Faire un schéma représentant le et précisant les
électriques adoptées.
2) Donner l'expression de ,
,
,
,
,
.
3) Comment vont se comporter les en
? En déduire une relation entre
et
. En déduire une relation entre les
et
portées par les
en régime
.
4) Établir une relation entre les
et
portées par les
. En déduire une relation entre
et
à tout instant
.
5) Établir l'
par
pour tout
. Donner l'expression de la
du
. Résoudre l'
satisfaite par
. En déduire
et
. Tracer
,
et
sur le
en fonction du temps.
6) Calculer la d'
et
des
et
entre
et
. Que peut-on dire de leurs
?
7) On note l'
par
dans la
entre
et
. Effectuer un
dans le circuit. En déduire une expression de
8) Calculer directement l'énergie dissipée par
dans la
. On souhaite maintenant retrouver une partie des résultats précédents en
le
.
9) Quelle est la capacité du condensateur équivalent aux condensateurs
et
? Dessiner le schéma du
.
10) Quelle est la
et la
portée par le
?
11) Exprimer en fonction de
et
. Donner l'expression de la
aux bornes du
, de sa
et l'
. Exprimer la
d'
du
entre
et
et en déduire l'
dissipée par
dans la
. Comparer aux résultats précédemment obtenus.
Ce que j'ai fais:
1) Voir l'image plus bas.
2) Ça j'ai réussi.
3) C'est à partir de là que je bloque... Je trouve que que à l'aide de la loi des mailles, et que donc les condensateurs vont se comporter comme des circuits ouverts.
or
donc
Mais là je viens de remarquer que c'est faux car , de même pour
...
Pour la suite, je bloque aussi.
Encore merci pour votre aide!
pour moi tu as u1(inf)+u2(inf)=E
et donc q1(inf)/C1 + q2(inf)/C2=E
attebtion dans tes calculs tu utiles C (sans distinguer C1 et C2) ca e parait dangeruexc)
En réalité, j'avais appliqué la loi des mailles sans réfléchir
Donc pour la question on a:
Et donc pour la on peut écrire
Tout simplement? ou bien il faut que je trouve une relation sans utiliser
et
?
en gros, il faut comprendre le pb, tu as un des condesateur qui est chargé ua debut, l'autre qui st vide.
T donc ca va osciller, le premioer va charger le second, et inversement..jusqu'a que ca se stabilise.
donc je dirais plutot q1(t)+q2(t)=Q0 non?
Pour la , on cherche la relation entre
et
pour
, or
c'est pour
... Ça n'a pas d'importance?
Si on considère que alors
J'ai du mal à me rendre compte de ce qu'est en fait...
J'essaie de t'expliquer ce qu'est un condensateur:
C'est un composant un peu comme un "reservoir".
Il se charge qd il y a une surtension et il se decharge qd il y a une baisse de tension.
Et donc qd tu as deux condensateur dans un circuit a vide, en gros l'un va remplir l'autre puis l'inverse etc etc....
Qo c'est la charge à t=o du premier. (Ou t<o c'est un peu pareil, c'est pour dire que c'est une condition initiale du systeme)
C'est un peu comme si tu avais deux seaux. Et on te dit que a t= o le prmier seau contient 10 lites et l'autre est vide.
Ensuite pour comprendre comme se passe ce "tra,sfert" ben ce sont tes equation qui te le disent
Et notamment i=dq/dt= c du/dt qui correspond. Ce que je te dis: su u augmente, la charge augmente, et si u diminue, la charge diminue...'
Merci, j'ai compris le fonctionnement maintenant
Mais est-ce que je peux quand même utiliser la loi des mailles?
Car pour la question , pour déterminer
, je l'utilise:
car
et donc
car
C'est bien ça?
oui mais encore une fois, je ne vois pas pourquoi tu fait apparaitre un E
La loi des maille te donne direct u+Ri = 0
(Elle te donne u +Ri=E qd il y a un generateur dans le circuit, mais ici, non tu peux écrire directement E=0 sans meme le mentionner)
3) u1(+inf)+u2(+inf)=0
q1(+inf)/C1+q2(+inf)/C2=0
4)q1+q2=Qo
C1u1+C2u2=Qo
5)maille
u1-u2+Ri=0
u1+(-Qo+C1u1)/C2+RC1du1/dt=0
u1 (1+C1/C2) + RC1 du1/dt = Q0/C2
u1 (C2+C1/RC1C2) + du1/dt = Q0/RC2C1
que tu dois resoudre (equation à verifier)
c'est du classique ca se resout (soltuion sans second membre, en u1=Ae(-tW) ou W va valoir RC1C2/(C1+C2) (qui est d'ailleurs le "C" equivalent)
a resoudre avec les conditions initiales du second membre pour trouver le A
connaissant u1, tu trouve u2 puis i facilement
Ah d'accord! Merci
Pour la , quand
, un équilibre s'établit entre la charge et décharge de chaque condensateur donc on a :
donc
Pour la , comme
, on a que
Est ce qu'on peut considérer que ?
Pour la , l'équation différentielle vérifiée par
est:
On peut poser . Donc
, avec
un réel.
Pour déterminer , on utilise les conditions initiales : comme
, \alpha
donc
...
Mais du coup ca me donnc ... C'est normal?
4) non C1 et C sont donnés, ils sont différents.
5) non, regarde ma reponse précédente
tu pars des mailles:
u1-u2+Ri=0
tu sais que i=C1du1/dt (ou C2du2/dt, mais on veut calcule ru1 nous)
donc
u1-u2+RC1du1/dt=0
ensuite on remplace u2 par (Qo-C1u1)/C2 (qui vient du 4)
et donc
u1-(O0-C1u1)/C2 +RC1 du1/dt=0
et on simplifie tout ca
u1 (C2+C1)/C2 + Rc1 du1/dt = Qo/ C2
on simplide encore
u1 (C2+C1)/Rc1C2 + du1/dt = Qo/ Rc1C2
qui est une equation diff de degré 1 avec second memebre.
Ton taux c'est RC avec C=C1C/(c1+c2) tu reconnais la constante equivlente à deux condesateur en serie !! come par harsard
la soltuoon est bine u1=Ae(-t/taux)
et tu rtouves A avec le second membre..
Avec le dessin de la question initiale.
U1 + U2 + R.i = 0
i = C1.dU1/dt = C2.dU2/dt
dU1/dt + dU2/dt + R.di/dt = 0
i/C1 + i/C2 + R.di/dt = 0
R.di/dt + i(1/C1 + 1/C2) = 0
di/dt + i.(C1+C2)/(R.C1.C2) = 0
i(t) = K*e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
i(0) = - U1(0)/R
Or Qo = C1.U1(0)
U1(0) = Qo/C1
i(t) = -Qo/(R.C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
i = C1.dU1/dt
dU1/dt = -Qo/(R.C1²) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U1(t) = K + Qo.RC1C2/((C1+C2)(R.C1²)) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U1(t) = K + Qo.C2/((C1+C2).C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U1(0) = Qo/C1
Qo/C1 = K + Qo.C2/((C1+C2).C1)
Qo/C1 ( 1 - C2/(C1+C2)) = K
K = Qo/(C1+C2)
U1(t) = Qo/(C1+C2) + Qo.C2/((C1+C2).C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2 = -U1 - Ri
U2 = -Qo/(C1+C2) - Qo.C2/((C1+C2).C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)] + Qo/C1 * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2 = -Qo/(C1+C2) - (Qo/C1).[C2/(C1+C2) - 1]* e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2(t) = -Qo/(C1+C2) + Qo/(C1+C2) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2(t) = -Qo/(C1+C2) * (1 - e^(-(C1+C2).t/(R.C1.C2)))
Groupement des résultats:
U1(t) = Qo/(C1+C2) + Qo.C2/((C1+C2).C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2(t) = -Qo/(C1+C2) * (1 - e^(-(C1+C2).t/(R.C1.C2)))
i(t) = -Qo/(R.C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
------
Et pour t--> +oo (on retrouve) :
i = 0
U1 = Qo/(C1+C2)
U2 = -Qo/(C1+C2)
-----
Toutes erreurs incluses (rien relu)
avec les carrés cest mieux
et pour les energies E=(1/2)Cu²
donc
dE1= (1/2)C1 (u1(inf+)²-u1(0)²)
dE2= (1/2)C2 (u2(inf+)²-u2(0)²)
D'accord, merci. Je pense avoir compris
Pour le graphe, je pense que c'est ca, mais je ne suis pas du tout sure pour l'intensité
non ton graphe est faux.
En tout cas pout i(t) qui n'ets pas constant.
Regardes les réponses de JP ,elles sont claires.
Après, u1 et u2 je sais pas, ou est l'axe des abscisse?
tu vois dans la réponses de JP, qu'en +inf, u1 et >0 et u2<0 ce qui n'a pas kl'air d'etre le cas sur ton dessin
JP t'a donné:
U1(t) = Qo/(C1+C2) + Qo.C2/((C1+C2).C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2(t) = -Qo/(C1+C2) * (1 - e^(-(C1+C2).t/(R.C1.C2)))
i(t) = -Qo/(R.C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
ce sont 3 exponentielles.
Tu devrais arriver à les tracer !
Ben c'est ce que j'ai fais non?
Pour le i(t), je sais que c'est décroissant car c'est nègatif, mais je ne vois pas où la placer
i(t) = -Qo/(R.C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
en 0, i vaut -Qo/(R.C1)
en +inf, il vaut 0
c'est docn une exponentielle CROISSANTE, qui pars d'une valeur negative, et qui tends vers 0*
Fais pareil pour les u
tes dessins sont faux:
en t=0 u2 vaut 0 et tends vers -Qo/(C1+C2) en +inf
en t=0 u1 vaut Qo/C1 et tends vers Qo/(C1+C2) en +inf
euh non encore u1 est faux (il doit etre orinté dans l'autre sens)
il pars de Q0/C1 et il tends vers Qo/(C1+C2) qui est plus petit que la valeur de départ !!!
i et u2 ok
mais u1 doit etre orienté dans l'autre sens
sa valeur de depart et plus haute que sa valeur d'arrivée
Elle a cette forme:
*
**
***
*****
***********
********************************
pour le graphe, la tete générale est bonne.
Dans l'absolu, il faut que tu "remonte" ta corube rouge car elle doit etre (à la fin) symetrique de la verte
Pour Joule oui pour al formules mais qd tu prends i^3 entre +inf et 0 ca donne pas ca
en +inf i vaut 0 ok
mais en 0, non, et tu dois en prendre le cube
Fais attention dans tes calculs! ne va pas trop vite...
Il y a un petit truc que je ne comprend pas, pour la question, j'avais trouvé que :
et
...
C'est pas ca?
Exemple pour les graphes :
Comme C1, C2 et R et Qo ne sont pas donnés, il faut bien les choisir pour pouvoir tracer les graphes.
Je choisis par exemple : C1 = 10^-5 F, C2 = 5.10^-6 F, R = 10^4 ohms et Qo = 10^-4 C
U1(t) = Qo/(C1+C2) + Qo.C2/((C1+C2).C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U2(t) = -Qo/(C1+C2) * (1 - e^(-(C1+C2).t/(R.C1.C2)))
i(t) = -Qo/(R.C1) * e^[-(C1+C2).t/(R.C1.C2)]
U1(t) = 6,67 + 3,33 * e^(-30.t)
U2(t) = -6,67 * (1 - e^(-30.t))
i(t) = -10^-3 * e^(-30.t)
tau = 1/30 s
Ceci évidemment avec les conventions de signes imposées par le schéma de la question initiale.
Si on change certains sens de flèche sur le schéma donné au début, alors évidemment, il faudra en tenir compte ... et certaines courbes devront être "retournées".
Attention, la réponse du 30-04-15 à 17:11 est tout à fait fausse.
Dans le calcul de l'intégrale, il faut remplacer i(t) par son expression dépendant de t soit donc i(t) = -Qo/(R.C1) * e^(-(C1+C2).t/(R.C1.C2))
...
Le résultat devrait être être indépendant de la valeur de R (même si cela peut paraître étrange)
On devrait arriver à : EJ = Qo².C2/(2.C1.(C1+C2))
Sauf distraction.
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