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Niveau maths spé
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Simple circuit électrique

Posté par
infophile
15-09-08 à 16:52

Bonjour

Citation :

On applique à l'instant t=0 à l'entrée une perturbation de tension V_0 constante.

En négligeant le courant qui sort en d, déterminer l'expression de la différence de potentiel V(t) aux bornes de la capacité C.



Simple circuit électrique

J'appelle u(t) la tension aux bornes du condensateur. J'ai écris la loi des noeuds i_a=i_f+i_c avec \{i_a=\frac{V_0}{R_1}\\i_f=\frac{u}{R_2}\\i_c=C\frac{du}{dt}

D'où l'équation différentielle \frac{du}{dt}+\omega_0u=\frac{V_0}{R_1C} avec \omega_0=\frac{1}{R_2C}

Je trouve alors u(t)=k.\exp\(-\omega_0t\)+\frac{V_0R_2}{R_1} avec k constante à déterminer avec les conditions initiales.

Voilà le problème est qu'ensuite le rapport dit que V(\infty)=\frac{R_2}{R_1+R_2}V_0 ce qui n'est pas le cas chez moi... de plus je ne me sers pas de l'hypothèse sur le courant sortant en d qui laisserait penser à un diviseur de tension.

Merci de m'éclairer

Posté par
infophile
re : Simple circuit électrique 15-09-08 à 18:48

Ah non je me suis planté, c'est faux ce que j'ai fait ^^

Posté par
cemil
re : Simple circuit électrique 15-09-08 à 23:58

Bonsoir Infophile,

je pense que l'erreur que tu as vue est ia = V0/R1.
Je crois que le plus simple pour ce circuit serait d'utiliser le théorème de Thévenin en considérant le condensateur comme la charge, donc en le déconnectant pour calculer la tension VTh qui se présente à lui, puis en court-circuitant la source de tension pour calculer RTh la résistance interne du générateur de Thévenin. Ensuite le schéma équivalent se ramène à un circuit RC classique.

A plus tard.

Posté par
infophile
re : Simple circuit électrique 16-09-08 à 20:55

Bonsoir cemil

Oui l'erreur c'est bien ça.

Mais je n'ai pas compris ton explication à vrai dire..

Merci !

Posté par
cemil
re : Simple circuit électrique 17-09-08 à 00:08

Bonsoir Infophile,

Je pensais utiliser le théorème de Thévenin de la façon suivante :
En enlevant le condensateur,  il reste le générateur figure 1.
Ce générateur peut être remplacé par un générateur de Thévenin équivalent, figure 2,
dont les caractéristique (ETh la source de tension et RTh la résistance interne) s'obtiennent de la façon suivante :
ETh = la tension qui apparait aux bornes de la charge quand on l'a retirée, figure3
RTh = la résistance vue de la charge quand on court-circuite la source de tension, figure 4
Le schéma de départ peut donc être remplacé par le schéma équivalent figure 5.
Ensuite on peut faire le calcul de la charge du condensateur, à chaque instant t on a :
i(t) = dQ/dt  =  [ETh - V(t)] / R,  avec V(t) = Q(t)/C  ,  donc
dQ/dt  =  ETh/R - Q(t)/ (R.C)
dQ/dt  =  [C.ETh - Q(t)]/( R.C)
(dQ/dt) / [Q(t) - C.ETh]  =  - 1 / ( R.C)
{ln[Q(t) - C.ETh]}' =  - 1 / ( R.C)
ln[Q(t) - C.ETh] =  Cte - t/( R.C)
Q(t) - C.ETh  = Cte.exp[- t/( R.C)]
Q(t) = V(t).C,  donc
C.V(t) - C.ETh  = Cte.exp[- t/( R.C)]
C.V(t)   =  C.ETh + Cte.exp[- t/( R.C)]
V(t)   =  ETh + Cte /C .exp[- t/( R.C)]
V(t)   =  ETh + k .exp[- t/( R.C)], avec  k=Cte
Si en condition initiale on a V(0) = 0V aux bornes du condensateur, on a :
0   =  ETh + k,  d'où k= -  ETh , donc
V(t)   =  ETh.{1 - exp[- t/( R.C)]}
Avec  ETh = V0 . R2 / (R1+R2)
et   R = RTh = R1.R2 / (R1+R2)
Si t tend vers l'infini, alors V(t) tend vers ETh = V0 . R2 / (R1+R2)

Bye

Simple circuit électrique

Posté par
infophile
re : Simple circuit électrique 17-09-08 à 14:10

Bonjour

Merci pour le détail, mais j'ai trouvé un peu plus simple je crois :

On écrit la loi des mailles V_0=R_1.i_e+v(t) et la loi des noeuds i_e=i_c+i_f=C\frac{dv}{dt}+\frac{v(t)}{R_2}

Soit en reportant V_0=R_1C\frac{dv}{dt}+\frac{R_1}{R_2}v(t)+v(t)

D'où l'équation différentielle \frac{dv}{dt}+\frac{R_1+R_2}{R_1R_2C}v(t)=\frac{V_0}{R_1C}

Et j'obtiens donc v(t)=\frac{V_0R_1}{R_1+R_2}\exp\(-\frac{R_1+R_2}{R_1R_2C}t\)+\frac{R_2V_0}{R_1+R_2}

On a le résultat voulu.

Tu confirmes ?

Posté par
cemil
re : Simple circuit électrique 18-09-08 à 00:41

Bonjour,

je suis d'accord avec ton raisonnement et tes calculs, sauf une légère différence sur le résultat car je trouve le même qu'avec l'autre méthode:

v(t) = -\frac{V_0R_2}{R_1+R_2}\exp\(-\frac{R_1+R_2}{R_1R_2C}t\)+\frac{R_2V_0}{R_1+R_2}

donc un signe moins au début et R2 au lieu de R1.

Es-tu d'accord?

Posté par
cemil
re : Simple circuit électrique 18-09-08 à 00:51

Quelque chose m'a échappé avec le Latex alors je le récris en classique :
V(t)   =  - V0.R2 / (R1+R2) . exp[- t.(R1+R2)/( R1.R2.C)] +  V0.R2 / (R1+R2)



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