Régime transitoire d'un circuit RLC série excité par un signal sinusoïdal
- Obtenir l’évolution de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps, lorsqu’on ferme le circuit constitué d’un générateur délivrant un signal sinusoïdal, d’un montage suiveur, d’une bobine d’inductance 36 mH et de résistance interne 9.5 $\Omega$ et d’un condensateur de capacité $0.6\mu F$ .
- Ajuster la courbe expérimentale $u_c(t)$ au modèle donné par : \begin{eqnarray*}\left\{\begin{gathered}u_c=\alpha\exp\left(-\frac{\omega_0 t}{2Q}\right)\cos(\Omega t+\varphi)+\beta\sin(\omega t+\theta)\\ \omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}} ;\quad Q=\frac{L\omega_0}{R} ;\quad \Omega=\omega_0\sqrt{1-\frac{1}{4Q^2}}\end{gathered}\right.\end{eqnarray*}
- Illustrer la dépendance du régime transitoire avec la fréquence du signal sinusoïdal excitateur.
Montage expérimental
- Carte d’acquisition+PC,
- oscilloscope numérique,
- GBF,
- bobine à air d’inductance 36 mH et de résistance interne 9.5$\Omega$,
- boite à décades de capacités,
- Ampli. Op. TL081,
- alimentation stabilisée $\pm 15 V$,
- relais électronique,
- fils électriques
\begin{eqnarray*} \Large u_e=E\sin(\omega t)=Ri+L\frac{di}{dt}+u_c ;\quad i=C\frac{du_c}{dt}\Downarrow\\\Large LC\frac{d^2u_c}{dt^2}+RC\frac{du_c}{dt}+u_c=E\sin(\omega t)\Downarrow \\ \left\{\begin{gathered}\Large\frac{d^2u_c}{dt^2}+\frac{R}{L}\frac{du_c}{dt}+\frac{u_c}{LC}=\frac{E\sin(\omega t)}{LC}\\ \Large \omega_0^2=\frac{1}{LC} ;\quad Q=\frac{L\omega_0}{R}>0.5 ;\quad\Omega=\omega_0\sqrt{1-\frac{1}{4Q^2}}\end{gathered}\right.\Large\Downarrow\\\Large u_c=\alpha\exp\left(-\frac{\omega_0 t}{2Q}\right)\cos(\Omega t+\varphi)+\beta\sin(\omega t+\theta)\end{eqnarray*}
Expérience en vidéo
Expérience en vidéo
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Simulation LTSPICE
Cas où la fréquence de l’excitateur est égale à $\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ et $Q^2\gg \frac{1}{2}$
Simulation LTSPICE
Cas où la fréquence de l’excitateur est égale à $\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$ et $Q^2\gg \frac{1}{2}$
Pour le dessin du circuit dans LTSPICE, consultez la page :
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Simulation LTSPICE
Cas où la fréquence de l’excitateur est égale à $\frac{1}{20\pi\sqrt{LC}}$ et $Q^2\gg \frac{1}{2}$
Simulation LTSPICE
Cas où la fréquence de l’excitateur est égale à $\frac{1}{20\pi\sqrt{LC}}$ et $Q^2\gg \frac{1}{2}$