04/09/2019

III – Signal et rayonnement

III.1 : Oscillateurs libres amortis

Chapitre III.1.1 : Bobine inductive

-1-

Problématiques

1ère année : Introduction du condensateur

• Régime transitoire : réponse à un échelon de tension et régime libre

• Bilan énergétique 2ème année : Introduction de la bobine

• Régime transitoire : réponse à un échelon de tension et régime libre

• Bilan énergétique

-2-

A quoi sert une bobine ?

A produire de l’électricité : conversion électromécanique

-3-

Comment ça marche ?

-4-

Mais aussi…

-5-

A changer une valeur de tension

-6-

Plan du cours

1 – Dipôles linéaires

• Rappel : Générateur/Conducteur ohmique/Condensateur

• Nouveauté : Bobine

2 – Circuit RL

• Etablissement du courant

• Régime libre de relaxation

-7-

1. Dipôles linéaires

• Conventions d’orientation

o Récepteur ? o Générateur ? o Comment choisir ?

-8-

1.1. Dipôles actifs

• = Générateur

• Allure caractéristique

• Deux modèles équivalents :

o Thévenin o Norton o Corrélation o Comment choisir lequel utiliser ?

-9-

1.2. Dipôles passifs

Doc 1 – Dipôles passifs utilisés classiquement au laboratoire

Conducteur ohmique

Condensateur

Bobine

• Modélisation d’un conducteur ohmique :

o Modèle : ▪ Caractéristique i = f(u) ▪ Relation entre i et u ▪ Ordres de grandeur de R

o Conséquence énergétique

-10-

• Modélisation d’un condensateur :

o Modèle : ▪ Relation entre i et u ▪ Ordre de grandeur de C

o Conséquences :

▪ Dipôle équivalent en régime stationnaire ▪ Aspects énergétiques :

• Énergie emmagasinée

• Continuité ▪ Lois d’association

-11-

• Modélisation d’une bobine :

Doc 2 – Résultat expérimental concernant les bobines

o Elaboration du modèle : ▪ Analyse expérience ▪ Relation entre i et u pour une bobine idéale ▪ Ordre de grandeur de L

-12-

o Conséquences : ▪ Dipôle équivalent en régime stationnaire ▪ Aspects énergétiques :

• Énergie emmagasinée

• Continuité ▪ Lois d’association

o Confrontation modèle-expérience : ▪ Différence entre bobine idéale et bobine réelle ▪ Origine de la résistance interne

-13-

2. Régime transitoire

2.1. Etablissement du courant

• Circuit étudié :

o R et L en série o Alimentation : générateur continu de tension

• Equation différentielle vérifiée par i(t) :

o Loi des mailles o Forme des solutions o Conditions initiales

• Tracés : i(t), uL(t), continuité ?

-14-

• Durée caractéristique : o Expression o Intérêt ? o Evaluation graphique ?

▪ Tangente à l’origine

▪ t = ▪ Temps de montée (oscilloscope numérique)

o Influence de L ou R sur le tracé

• Bilan énergétique o Méthode o Discussion des termes en présence

-15-

Doc 3 – Tracés des courbes i = f(t) dans plusieurs situations d’établissement de courant

E = ??

R = 10 Ω

L = ??

R = 10 Ω

Deux valeurs différentes de L

-16-

2.2. Régime libre de relaxation

• Circuit étudié : o Ouverture d’un interrupteur dans le circuit précédent

• Equation différentielle : o Loi des mailles o Forme des solutions o Conditions initiales

• Tracés : o i(t) o uL(t)

• Bilan énergétique

-17-

2.3. Du cours aux TP

• Circuit à élaborer : o Visualiser successivement établissement et relaxation o Comment brancher l’oscilloscope ? o Pourquoi mettre le générateur sur voie 1 ? o Comment choisir la résistance ?

• Réglage du générateur : o Quel type de signal ? o Quelle fréquence ?

• Confrontation théorie/expérience : o Allure du signal pour des fréquences trop élevées ou

faibles ? o Points de convergence / différence ?

-18-