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Niveau école ingénieur
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Problème théorème de superposition

Posté par
thadea
08-08-15 à 21:59

Bonjour,

Je viens solliciter votre aide car je ne comprends toujours pas mon erreur. J'ai choisi de faire un exercice qui est sur ce site : *** lien effacé ***


Le schéma se situe en page 6 au niveau de  " théorème de superposition''.

J'ai regardé que le résultat final qui ne ressemble pas au mien. J'aimerais comprendre d'abord mon erreur avant de voir la méthode utilisée.

Dans le corrigé, on trouve i3 = 0.63 et moi je trouve i3 = 0.59. J'ai procédé comme ça : J'ai éteint E1, ce qui nous donne deux résistances en parallèle R1 et R3 que je nommerai Req1. Ensuite, j'utilise un pont diviseur V1 = Req * E2 /(Req + R2).

J'utilise la même méthode quand j'éteins la source E2. J'additionne V1 et V2. J'utilise la loi d'Ohm : U = R3 x I3
et j'obtiens I3 = 0.59 ... Je ne sais pas d'où vient l'erreur ? Merci de votre aide.

Thadea

Edit Coll : si tu veux de l'aide, merci de faire l'effort de recopier ton énoncé sur le forum     

Posté par
thadea
re : Problème théorème de superposition 09-08-15 à 16:14

Excusez-moi .. Je peux bien recopier l'énoncé mais je ne sais pas faire de circuit à part en paint ce qui rend les choses assez moches. Si vous avez une suggestion, je suis preneuse.

Posté par
Coll Moderateur
re : Problème théorème de superposition 09-08-15 à 17:21

Bonjour,

Il est très facile de faire une copie d'écran de l'image et de la poster.


Problème théorème de superposition

Posté par
Coll Moderateur
re : Problème théorème de superposition 09-08-15 à 17:33

Pour information : je trouve i3 0,636 3... A que l'on peut arrondir à 0,64 A

Note : un résultat numérique sans son unité ne veut strictement rien dire.

Pour savoir d'où provient ton erreur, il faut que tu postes tes calculs.

Posté par
vanoise
re : Problème théorème de superposition 09-08-15 à 17:59

Difficile à dire sans l'énoncé mais, apparemment, le théorème de superposition semble imposé. Sinon, le théorème du "potentiel de nœud" souvent appelé théorème de Millman, donne directement le potentiel du nœud commun aux trois résistances. Ensuite, la loi d'Ohm appliquée à chaque résistance permet la détermination des trois intensités. La méthode est plus rapide que celle utilisant le théorème de superposition sauf dans le cas particulier d'un montage "symétrique" : R1=R2 et E1=E2.
Mais si le théorème de Millmann n'est pas à son programme, que thadea oublie vite ce message !

Posté par
Coll Moderateur
re : Problème théorème de superposition 11-08-15 à 09:24

Cela semble très fatigant de recopier un énoncé d'une phrase :

"En appliquant le théorème de superposition, calculer l'intensité i3"
____________

Exercice de \LaTeX ...

En notant U la tension aux bornes de R_3 la loi d'Ohm permet d'écrire que :

i_3=U\times\dfrac{1}{R_3}

1.) Par le théorème de superposition

Résistances en parallèle et en série ; pont diviseur de tension...

1.a.) Le générateur de droite étant remplacé par un court-circuit

i'_3 =E_1\times\dfrac{\dfrac{R_3R_2}{R_3+R_2}}{R_1+\dfrac{R_3R_2}{R_3+R_2}}\times\dfrac{1}{R_3}

Application numérique : i'_3\approx0,36\,36\,36...\ \rm{A}

1.b.) Le générateur de gauche étant remplacé par un court-circuit

i''_3 =E_2\times\dfrac{\dfrac{R_1R_3}{R_1+R_3}}{R_2+\dfrac{R_1R_3}{R_1+R_3}}\times\dfrac{1}{R_3}

Application numérique : i''_3\approx0,27\,27\,27...\ \rm{A}

1.c.) Superposition

i_3=i'_3+i''_3\approx0,63\,63\,63...\ \approx0,64\ \rm{A}

2.) Par le théorème de Millman

i_3=\dfrac{\dfrac{E_1}{R_1}+\dfrac{0}{R_3}+\dfrac{E_2}{R_2}}{\dfrac{1}{R_1}+\dfrac{1}{R_2}+\dfrac{1}{R_3}}\times\dfrac{1}{R_3}

Application numérique : i_3\approx0,63\,63\,63...\ \approx0,64\ \rm{A}

Posté par
J-P
re : Problème théorème de superposition 11-08-15 à 10:54

Ou par Equivalent Thévenin :

Avec R3 enlevé : Uth = E1 + (E2-R1)*R1/(R1+R2) = (E1.R2 + E2.R1)/(R1+R2)

Rth = R1 // R2 = R1R2/(R1+R2)

On arrive donc à un circuit équivalent :

Problème théorème de superposition

D'où on tire directement : i3 = Uth/(Rth + R3)

i3 = [(E1.R2 + E2.R1)/(R1+R2)]/(R3 + R1R2/(R1+R2)]

i3 = (E1.R2 + E2.R1)/(R1R2 + R1R3 + R2R3)

... dont je ne peux pas calculer la valeur numérique, puisque celles de E1, E2 , R1, R2 et R3 ne sont pas données.

Posté par
Coll Moderateur
re : Problème théorème de superposition 11-08-15 à 13:34

Bonjour J-P

Merci pour cet enrichissement. Pour ma part, j'aime beaucoup les quelques topics qui montrent ainsi qu'il y a de nombreuses méthodes pour obtenir (plus ou moins directement) la solution.

Les valeurs numériques :
E_1=10\ \rm{V}
E_2=5\ \rm{V}
R_1=15\ \rm{\Omega}
R_2=10\ \rm{\Omega}
R_3=5\ \rm{\Omega}

Ton expression :

Citation :
i3 = (E1.R2 + E2.R1)/(R1R2 + R1R3 + R2R3)

Application numérique :
i_3=\dfrac{10\times 10\,+\,5\times 15}{15\times 10\,+\,15\times 5\,+\,10\times 5} \approx 0,63\,63\,63... \approx 0,64\ \rm{A}

Posté par
J-P
re : Problème théorème de superposition 11-08-15 à 15:47

Salut Coll.

Posté par
vanoise
re : Problème théorème de superposition 11-08-15 à 23:29

Bonsoir,
Puisqu'il est question de méthodes diverses pour étudier un même circuit, en voici une autre, pas tout à fait aussi rapide et générale que les applications des théorèmes de Millman, Thévenin ou Norton mais que les étudiants apprécient en général.
Il s'agit simplement de remplacer les générateurs linéaires de tension (générateurs de Thévenin) par les générateurs linéaires de courant équivalent (générateurs de Norton) et de regrouper les résistances.
En notant G1, G2, G3 les conductances, on obtient les schémas équivalents ci-dessous . La loi d'Ohm appliquée à la conductance équivalente conduit immédiatement à :
V=\frac{G1.E1+G2.E2}{Ge}=\frac{G1.E1+G2.E2}{G1+G2+G3} .
Exactement le résultat obtenu directement à partir du théorème de Millman.
La loi d'Ohm appliquée au conducteur n°3 conduit au résultat final :
i_{3}=G3\cdot V=\frac{G3.G1.E1+G3.G2.E2}{G1+G2+G3}.
On peut revenir au résultat faisant intervenir les résistances en multipliant chacun des termes de l'expression précédente par le produit R1.R2.R3.
Chacun bien sûr a ses habitudes mais je ne crois pas que le théorème de superposition soit le plus approprié  pour ce montage. Je ne sais pas si cela va intéresser thadéa mais je propose un autre montage où le théorème de superposition est vraiment efficace pour déterminer l'intensité I traversant le conducteur de résistance R5.

Problème théorème de superposition

Posté par
Coll Moderateur
re : Problème théorème de superposition 12-08-15 à 11:14

Bonjour à tous,

Merci vanoise pour ce nouvel enrichissement.
Alors, puisque nous sommes dans les diverses méthodes... Une classique (mais certainement moins conseillée pour ce schéma) : mailles et n?ud...

Problème théorème de superposition

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc}i_1&+&i_2&-&i_3&=&0 \\10&-&15i_1&-&5i_3&=&0 \\ 5i_3&+&10i_2&-&5&=&0\end{array}

Le système à résoudre est donc :

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc}1i_1&+&1i_2&-&1i_3&=&0 \\ -15i_1&&&-&5i_3&=&-10 \\ &+&10i_2&+&5i_3&=&5\end{array}

Par exemple par la méthode de Gauss :

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc} 1i_1&+&1i_2&-&1i_3&=&0 \\ 0&-&15i_2&+&20i_3&=&10 \\ 0&-&10i_2&-&5i_3&=&-5 \end{array}

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc} 1i_1&+&1i_2&-&1i_3&=&0 \\ 0&+&1i_2&-&1,333333...i_3&=&-0,666666... \\0&+&0&-&275i_3&=&-175\end{array}

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc}1i_1&+&1i_2&-&1i_3&=&0 \\ 0&+&1i_2&-&1,333333...i_3&=&-0,666666... \\0&+&0&+&1i_3&=&0,636363... \end{array}

D'où i3 0,64 A

et si l'on est curieux de connaître aussi i1 et i2 :

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc} 1i_1&+&1i_2&+&0&=&0,636363... \\ 0&+&1i_2&+&0&=&0,181818... \\ 0&+&0&+&1i_3&=&0,636363...\end{array}

\left \lbrace \begin{array}{ccccccc} 1i_1&+&0&+&0&=&0,454545... \\ 0&+&1i_2&+&0&=&0,181818... \\ 0&+&0&+&1i_3&=&0,636363...\end{array}

D'où i1 0,45 A
et
i2 0,18 A

Posté par
vanoise
re : Problème théorème de superposition 12-08-15 à 11:36

Merci Coll !
Je pense effectivement que les bonnes vieilles lois de Kirchhoff trouvent un regain d'intérêt pour les circuits compliqués maintenant que les ordinateurs et même les simples calculatrices sont capable de résoudre un système d'équations linéaires à plusieurs centaines d'inconnues.



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