Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Partie A , Commun SV et SG Dรฉfinition :
Lโauto induction est lโapparition dโune force รฉlรฉctromotrice ๐(๐ฃ) dans un circuit
parcourue par un courant dโintensitรฉ variable .
Flux magnรฉtique :
๐ = ๐ ๐ต ๐ ๐๐๐ ๐ = ๐ ๐ต ๐ ๐๐๐ 0 = ๐ ๐ต ๐
Une bobine est constituรฉe dโun enroulement dโun fil conducteur vernissรฉ autour dโun
cylindre . Le champ magnรฉtique crรฉe par une bobine est directement propportionnel
ร lโintensitรฉ i du courant qui la parcourt , alors B sโรฉcrit sous forme : ๐ต = ๐พ ๐ , K
รฉtant le coefficient de propportionnalitรฉ .
๐ = ๐ ๐พ ๐ ๐ = ๐ ๐พ ๐ ๐ โ ๐ = ๐ฟ ๐
๐ฟ = ๐ ๐พ ๐ est appelรฉe inductance du bobine , dโunitรฉ Henrys et de symbole (H) .
i variable , ๐ต = ๐พ ๐ , Si ๐ โ , ๐๐๐๐๐ ๐ต โ , ๐๐ก ๐๐ ๐ โ , ๐๐๐๐๐ ๐ต โ .
Loi de Faraday : ๐ = โ๐๐
๐๐ก= โ
๐ ๐ฟ ๐
๐๐ก= โ๐ฟ
๐๐
๐๐ก
Loi dโOhm pour un ciruit fermรฉ :
๐ = ๐๐ โ ๐
Alors : la tension aux bornes du bobine dโinductance L et de rรฉsistance r est :
๐ = ๐๐ + ๐ฟ ๐๐
๐๐ก
Caractรฉristiques dโune bobine :
Inductance L en Henrys
Rรฉsistance r en Ohm qui reprรฉsente la quantitรฉ de perte sous forme dโun
conducteur ohmique montรฉe en serie avec la bobine .
Nom du phรฉnomรจne : Auto induction รฉlรฉctromagnรฉtique .
Loi de Lenz pour lโauto induction :
Lโeffet de la force electromotrice ( f . e . m ) dโauto induction est de sโopposer ร la
variation de lโintensitรฉ du courant quโil produit .
๐ = โ๐ฟ๐๐
๐๐ก (๐๐๐๐ ๐๐ ๐๐๐ ๐๐ ๐น๐๐๐๐๐๐ฆ)
Lโinductance L dโun circuit est donnรฉe par la relation ๐ = ๐ฟ ๐ , tel que :
i est lโintensitรฉ du courant qui parcourt le circuit , et ๐ est le flux propre .
R๐ le de la bobine :
๐ . ๐ > 0 โ ๐รฉ๐รฉ๐๐๐ก๐๐ข๐๐ . ๐ < 0 โ ๐ รฉ๐รฉ๐๐ก๐๐ข๐
๐ . ๐ = 0 ๐๐ก ๐ โ 0 โ ๐ รฉ๐ ๐๐ ๐ก๐๐๐๐๐ . ๐ = 0 ๐๐ก ๐ = 0 โ ๐๐๐ ๐๐ ๐๐๐๐๐๐ฅ๐๐๐
Remarque : En courant continue , lโauto induction est un phรฉnomรจne transitoire
qui apparait uniquement lors de la fermeture et de lโouverture dโun interrupteur .
Fermeture :
Rรฉgime transitoire :
๐ ๐๐ข๐๐๐๐๐ก๐ ,๐๐
๐๐ก> 0 โ ๐ = โ๐ฟ
๐๐
๐๐ก< 0 ๐๐ก ๐ > 0
๐ด๐๐๐๐ โถ ๐ . ๐ < 0 โ ๐ต๐๐๐๐๐ ๐๐๐ข๐ ๐๐ ๐๐ ๐๐ ๐โฒ๐ข๐ ๐รฉ๐รฉ๐๐ก๐๐ข๐
Energie du bobine :
๐ธ๐ฟ =1
2 ๐ฟ ๐2
Rรฉgime permanent :
๐ = ๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ก๐ ,๐๐
๐๐ก= 0 โ ๐ = โ๐ฟ
๐๐
๐๐ก= 0 โ ๐ . ๐ = 0
Ouverture :
Rรฉgime transitoire :
Exercice fondamentale :
Entre deux points A et B dโun circuit , on
place une bobine dโinductance L et de
rรฉsistance interne nรฉgligeable , en sรฉrie
avec un conducteur ohmique de
rรฉsistance R , un courant dโintensitรฉ
variable i dans le sens de A vers B passe
dans le circuit .
On donne : ๐ฟ = 0.2 ๐ป ๐๐ก ๐ = 10ฮฉ
1. Nommer et justifier lโรฉxistence dโun phรฉnomรจne รฉlรฉctrique .
Sol: ๐ ๐ฃ๐๐๐๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ฃ๐๐๐ ๐ ๐๐ ๐๐๐๐๐ข๐๐ก โ ๐ = โ๐ฟ๐๐
๐๐กโ 0 โ ๐ด๐ข๐ก๐ ๐๐๐๐ข๐๐ก๐๐๐
2. Etablir une relation entre ๐๐ด๐ท , ๐๐ท๐ต , ๐ฟ ๐๐ก ๐ .
Sol:
๐๐ด๐ท = ๐๐ = ๐๐ + ๐ฟ๐๐
๐๐ก= ๐ฟ
๐๐
๐๐ก (๐ = 0)
๐๐ท๐ต = ๐๐ = ๐ ๐ โ๐๐
๐๐ก=
1
๐
๐ ๐๐ท๐ต
๐๐ก
Les deux รฉquations donnent :
๐๐ด๐ท = ๐ฟ๐๐
๐๐กโ ๐๐ด๐ท =
๐ฟ
๐
๐๐๐ท๐ต
๐๐ก
3. Un oscilloscope est utilisรฉ pour mesurer ๐๐ , ๐๐ variation de ๐๐ en fonction du
temps est donnรฉe par le graphe ci โ dessous :
Tracer le graphe de ๐๐ด๐ท
Sol:
๐๐ด๐ท = ๐๐ =๐ฟ
๐
๐๐๐
๐๐ก
Phase : 1 ๐ก โ 0 ; 2 ๐
๐๐ = ๐ ๐ก
๐ =๐๐ โ ๐๐
๐ก๐ โ ๐ก๐=
8 โ 0
2 โ 0= 4 ๐/๐
Alors : ๐๐ = 4 ๐ก โ ๐๐ =0.2
10
๐(4 ๐ก)
๐๐ก= 0.02(4) = 0.08 (๐ฃ)
Phase : 2 ๐ก โ [2 ๐ ; 6 ๐ ] ๐๐ = ๐๐ก + ๐
๐ =๐๐พ โ ๐๐
๐ก๐พ โ ๐ก๐=
0 โ 8
6 โ 2= โ2 ๐/๐
๐๐ (๐พ) = โ2๐ก๐พ + ๐ โ 0 = โ2 6 + ๐ โ ๐ = 12 (๐ฃ)
Alors : ๐๐ = โ2๐ก + 12 โ ๐๐ =0.2
10 ๐ โ2๐ก+12
๐๐ก= 0.02 โ2 = โ0.04 (๐ฃ)
Graphe :
Exercice fondamentale :
Le circuit est formรฉ dโun gรฉnรฉrateur
qui dรฉlivre une signal triangulaire .
Une bobine dโinductance L et de
rรฉsistance interne nรฉgligeable est
placรฉe en sรฉrie avec un conducteur
ohmique de rรฉsistance ๐ = 1 ๐พฮฉ aux
bornes dโun gรฉnรฉrateur . Un
oscilloscope est utilisรฉ comme il
indique la figure , le voie ๐1 pour
mesurer ๐๐ด๐ต et la voie ๐2 pour
mesurer ๐๐ถ๐ต . Lโobservation est
reprรฉsenter par la figure ci โcontre :
On donne : ๐๐ฃ๐ = ๐๐ฃ ๐ = 3 ๐ฃ/๐๐๐ฃ
๐โ = 2 ๐๐ /๐๐๐ฃ
1. Associer ร chaque oscillogramme (courbe) la tension correspondante .
Sol: La courbe (a) reprรฉsente ๐๐ถ๐ต = โ๐๐ car il ne reprรฉsente aucune
discontinuitรฉ , cโest un courbe continue , il reste la courbe (b) : discontinue
reprรฉsente ๐๐ด๐ต = ๐๐ .
2. Dรฉtรฉrminer la valeur de lโinductance L de la bobine .
Sol: ( Idรฉe : chercher la relation entre ๐๐ด๐ต ๐๐ก ๐๐ถ๐ต )
๐๐ = ๐๐ + ๐ฟ๐๐
๐๐ก= 0 + ๐ฟ
๐๐
๐๐ก= ๐ฟ
๐๐
๐๐ก
๐๐ = ๐๐ โ๐๐
๐๐ก=
1
๐
๐๐๐
๐๐ก= โ
1
๐
๐๐๐ถ๐ต
๐๐ก
Les deux รฉquations donnent :
๐๐ = โ๐ฟ
๐
๐๐๐ถ๐ต
๐๐ก
Phase : 1
๐๐ถ๐ต = ๐๐ก + ๐
๐๐๐ถ๐ต
๐๐ก= ๐ =
๐๐พ โ ๐๐
๐ก๐พ โ ๐ก๐
๐๐พ = 3๐๐๐ฃ(3๐ฃ/๐๐๐ฃ ) = 9 ๐ , et ๐ก๐พ = 0
๐๐ = 0 , et ๐ก๐ = 2๐๐๐ฃ 2 ร 10โ3 ๐๐ /๐๐๐ฃ = 0.004 ๐ .
๐ =9 โ 0
0 โ 0.004= โ2250 ๐/๐
On a : ๐๐ = โ๐ฟ
๐
๐๐๐ถ๐ต
๐๐กโ ๐ฟ = โ
๐๐ ร๐ ๐๐๐ถ๐ต
๐๐ก
= โ(2๐๐๐ฃร
3๐ฃ
๐๐๐ฃ)ร1000
โ2250
๐ฟ = 2.66 (๐ป)
Exercice fondamentale :
On considรจre un bobine dโinductance
๐ฟ = 5 ๐๐ป et de rรฉsistance interne ๐ = 2ฮฉ
traversรฉ par un courant dโintensitรฉ ๐ = 0.2 ๐ด
1. Calculer le flux magnรฉtique propre traversant la bobine .
Sol: ๐ = ๐ฟ ๐ = 5 ร 10โ3 ร 0.2 = 10โ3 (๐๐)
2. La variation du courant est donnรฉe en fonction du temps par le graphe ci โ
dessous :
a) Dรฉtรฉrminer lโexprรฉssion de i dans chaque phase , en dรฉduire celle du flux
magnรฉtique ๐ .
Sol:
Phase : 1 ๐ก โ 0 ; 0.01 ๐ โ ๐ = 0.2 ๐ด = ๐๐ก๐ โ ๐ = 10โ3(๐๐) dรฉjร dรฉmontrรฉ
Le phรฉnomรจne auto induction nโexiste pas .
Phase : 2 ๐ก โ 0.01 ๐ ; 0.02 ๐
๐ = ๐๐ก + ๐
๐ =0.2 โ (โ0.2)
0.01 โ 0.02= โ40 ๐ด/๐
๐ = โ40๐ก + ๐ โ 0.2 = โ40 0.01 + ๐ โ ๐ = 0.6(๐ด)
Donc : ๐ = โ40 ๐ก + 0.6 ( le phรฉnomรจne auto induction existe ) .
๐ = ๐ฟ ๐ = 0.005 โ40๐ก + 0.6 โ ๐ = โ0.2 ๐ก + 0.003
Phase : 3 ๐ก โ [0.02 ๐ ; 0.03 ๐ ]
๐ = โ0.2 ๐ด โ ๐ = 0.005 โ0.2 = โ10โ3 (๐๐)
Le phรฉnomรจne auto induction nโexite pas .
Phase : 4 ๐ก โ [0.03 ๐ ; 0.04 ๐ ]
๐ = ๐ ๐ก + ๐
๐ =0.2 โ โ0.2
0.04 โ 0.03= 40 ๐ด/๐
๐ = 40 ๐ก + ๐ โ 0.2 = 40 0.04 + ๐ โ ๐ = โ1.4 (๐ด)
Alors : ๐ = 40 ๐ก โ 1.4 , Le phรฉnomรจne auto induction existe .
๐ = 0.005 40 ๐ก โ 1.4 โ ๐ = 0.2 ๐ก โ 0.007
b) Calculer la force รฉlรฉctromotrice dโauto induction dans chaque phase , en
dรฉduire le r๐ le de la bobine .
Sol:
Phase : 1 ๐ก โ 0 ; 0.01 ๐
๐ = 10โ3 ๐๐ = ๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ก๐
Alors : ๐ = โ๐๐
๐๐ก= 0 , et puisque la bobine admet un rรฉsistance interne , alors : il
joue le r๐ le dโun rรฉsistance .
Phase : 2 ๐ก โ 0.01 ๐ ; 0.02 ๐
๐ = โ0.2 ๐ก + 0.003
๐ = โ๐๐
๐๐ก= โ โ0.2 = 0.2 (๐ฃ)
Entre : 0.01 ๐ ; 0.015 ๐ , on a ๐ > 0 ๐๐ก ๐ > 0 ๐๐๐๐๐ ๐. ๐ > 0 , alors la bobine
joue le r๐ ๐๐ ๐โฒ๐ข๐ ๐รฉ๐รฉ๐๐๐ก๐๐ข๐ .
Entre : [0.015 ๐ ; 0.02 ๐ ] , on a ๐ > 0 et ๐ < 0 , alors : ๐. ๐ < 0 , alors la bobine
joue le r๐ le dโun rรฉcรฉpteur .
Phase : 3 ๐ก โ [0.02 ๐ ; 0.03 ๐ ]
๐ = โ10โ3 ๐๐ = ๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ก๐
Alors : ๐ = โ๐๐
๐๐ก= 0 , et puisque la bobine admet un rรฉsistance interne , alors : il
joue le r๐ le dโun rรฉsistance .
Phase : 4 ๐ก โ [0.03 ๐ ; 0.04 ๐ ]
๐ = 0.2 ๐ก โ 0.007
๐ = โ๐๐
๐๐ก= โ0.2 ๐ฃ < 0
Entre [0.03 ๐ ; 0.035 ๐ ] , on ๐ < 0 et ๐ < 0 , alors ๐. ๐ > 0 , alors : la bobine joue
le r๐ le dโun gรฉnรฉrateur .
Entre [0.035 ๐ ; 0.04 ๐ ] , on a ๐ > 0 et ๐ < 0 , alors ๐. ๐ < 0 , alors la bobine joue
le r๐ le dโun rรฉcรฉpteur .
c) Dรฉtรฉrminer lโexprรฉssion de ๐๐ด๐ต dans chaque phase .
Sol: Pour une circuit fermรฉ : ๐ = ๐๐ โ ๐
Phase : 1 , ๐๐ด๐ต = 0.2 2 โ 0 = 0.4 ๐ฃ
Phase : 2 , ๐๐ด๐ต = 2 โ40๐ก + 0.6 โ 0.2 = โ80 ๐ก + 1
Phase : 3 , ๐๐ด๐ต = โ0.2 2 โ 0 = โ0.4 (๐ฃ)
Phase : 4 , ๐๐ด๐ต = 40๐ก โ 1.4 2 + 0.2 = 80๐ก โ 2.6
Partie B , Pour SG ( ** )
Lโรฉtude dans cette partie va ๐ tre similaire ร celle dans lโรฉtude de la charge et
dรฉcharge dโun condensateur en tension continue .
Lโobjectif de cette partie est dโรฉtudier lโรฉtablissement et la rupture du courant
juste ร lโouverture et juste ร la fermeture de lโinterrupteur .
Circuit :
Le ciruit est formรฉ dโun gรฉnรฉrateur dรฉlivrant une
tension continue de force รฉlรฉctromotrice E et de
rรฉsistance nรฉgligeable , une bobine dโinductance
L et de rรฉsistance interne r , un conducteur
ohmique de rรฉsistance R , un interrupteur K (2
positions 1 et 2 ) et des fils de connexions .
Etablissement du courant :
Lโinterrupteur K est dans la position 1 , un courant dโintensitรฉ i traverse le circuit
qui est รฉquivalent ร :
Conditions initale : ร ๐ก0 = 0 , ๐๐ ๐ โถ ๐ = 0
Lโรฉnรฉrgie du bobine : ๐ธ๐ฟ = 0
๐ โ โ๐๐
๐๐ก> 0 โ ๐ = โ๐ฟ
๐๐
๐๐ก< 0
Mais ๐ > 0 , ๐๐๐๐๐ โถ ๐. ๐ < 0 , ๐๐๐๐ la bobine
joue le r๐ le dโun rรฉcรฉpteur .
Enรฉrgie du bobine : ๐ธ๐ฟ =1
2 ๐ฟ ๐2
Loi dโadditivitรฉ et รฉquation diffรฉrentielle :
๐๐ = ๐๐ + ๐๐ = ๐๐ + ๐ฟ๐๐
๐๐ก+ ๐๐ โ ๐ธ = ๐ + ๐ ๐ + ๐ฟ
๐๐
๐๐ก
On pose : ๐ ๐ = ๐ + ๐ , on obtient lโรฉquation diffรฉrentielle :
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟ
Solution :
Vรฉrifier que ๐ =๐ธ
๐ ๐ 1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก est une solution de cette รฉquation diffรฉrentielle.
๐ =๐ธ
๐ ๐ 1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก =๐ธ
๐ ๐โ
๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก
๐๐
๐๐ก= 0 โ
๐ธ
๐ ๐โ
๐ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก =
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก +
๐ ๐
๐ฟ
๐ธ
๐ ๐โ
๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
=๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก +
๐ธ
๐ฟโ
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก =
๐ธ
๐ฟ
๐ถ. ๐. ๐. ๐.
Graphe :
Valeur de ๐ผ0 et valeur de ๐ :
La solution de lโรฉquation diffรฉrentielle est sous forme ๐ = ๐ผ0(1 โ ๐โ๐ก
๐) Dรฉtรฉrminer ๐ผ0 ๐๐ก ๐ .
On a : ๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟ
Et dโautre part ,๐ = ๐ผ0 1 โ ๐โ๐ก
๐ = ๐ผ0 โ ๐ผ0๐โ
๐ก
๐ , donc :
๐๐
๐๐ก= 0 โ ๐ผ0 โ
1
๐๐โ
๐ก๐ =
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ , ๐๐๐๐๐ โถ
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ +
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0 โ ๐ผ0๐
โ๐ก๐ =
๐ธ
๐ฟ
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ +
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0 โ
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0๐
โ๐ก๐ =
๐ธ
๐ฟ
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ +
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0 =
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0๐
โ๐ก๐ +
๐ธ
๐ฟ
Par identification : ๐ผ0
๐=
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0 โ ๐ =
๐ฟ
๐ ๐
Et , ๐ ๐
๐ฟ๐ผ0 =
๐ธ
๐ฟโ ๐ผ0 =
๐ธ
๐ ๐
On obtient :
๐ =๐ธ
๐ ๐1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก
ร ๐ก0 = 0 โ ๐ = ๐ผ0 1 โ ๐0 = ๐ผ0 1 โ 1 = 0
ร ๐ก = ๐ โ ๐ = ๐ผ0 1 โ ๐โ๐
๐ = ๐ผ0 1 โ ๐โ1 = 0.63 ๐ผ0
ร ๐ก = 5 ๐ โ ๐ = ๐ผ0 1 โ ๐โ5 ๐
๐ = ๐ผ0 1 โ 0 = ๐ผ0
La solution de lโรฉquation diffรฉrentielle est ๐ = ๐ + ๐ ๐๐ผ ๐ก , dรฉtรฉrminer a , b et ๐ผ .
On a : ๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟ
๐ = ๐ + ๐ ๐๐ผ ๐ก โ๐๐
๐๐ก= 0 + ๐ผ๐ ๐๐ผ ๐ก = ๐ผ๐ ๐๐ผ ๐ก , ๐๐๐๐ โถ
๐ผ๐ ๐๐ผ ๐ก +๐ ๐
๐ฟ๐ + ๐ ๐๐ผ ๐ก =
๐ธ
๐ฟ
๐ผ๐ ๐๐ผ ๐ก +๐ ๐
๐ฟ๐ +
๐ ๐
๐ฟ๐ ๐๐ผ ๐ก =
๐ธ
๐ฟ
๐ผ๐ ๐๐ผ ๐ก +๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟโ
๐ ๐
๐ฟ๐ ๐๐ผ ๐ก
Par identification : ๐ผ๐ = โ๐ ๐
๐ฟ๐ โ ๐ผ = โ
๐ ๐
๐ฟ
Et , ๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟโ ๐ =
๐ธ
๐ ๐
๐ = ๐ + ๐ ๐๐ผ ๐ก
ร ๐ก0 = 0 โ ๐ = 0 โ 0 = ๐ + ๐๐0 = ๐ + ๐ โ ๐ = โ๐ = โ๐ธ
๐ ๐
Alors :
๐ =๐ธ
๐ ๐โ
๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
๐ =๐ธ
๐ ๐1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
๐ est le temps nรฉcรฉssaire pour que i devient 63 % de sa valueur maximal ๐ผ0 , cร d
๐ = 0.63 ๐ผ0
5 ๐ est le temps nรฉcรฉssaire pour que i devient maximal (๐ = ๐ผ0) , cร d apparition
du rรฉgime permanent .
๐๐๐๐ก๐๐๐ que la tangente ร la courbe ๐ = ๐(๐ก) coupe lโasymptote ๐ = ๐ผ0 en
point M dโabscisse ๐ .
On a : ๐ = ๐ผ0(1 โ ๐โ๐ก
๐) , et soit ๐(๐ก๐ ; ๐ผ0) le point dโintersection de la courbe
avec ๐ = ๐ผ0 .
La pente de la tangente est dรฉfinie par la dรฉrivรฉe : ๐๐
๐๐ก (๐๐๐ข๐ ๐ก = 0) ,
๐๐
๐๐ก=
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ , ๐๐๐ข๐ ๐ก = 0 โ
๐๐
๐๐ก=
๐ผ0๐
Dโautre part , ๐๐๐๐ก๐ = ๐ผ๐โ๐ผ(๐ก=0)
๐ก๐โ0=
๐ผ0โ0
๐ก๐โ0=
๐ผ0
๐ก๐
๐๐๐๐ก๐ = ๐๐๐๐ก๐ โ๐ผ0๐ก๐
=๐ผ0๐
โ ๐ก๐ = ๐
(๐ถ. ๐. ๐. ๐. )
Montrer que ๐ก๐ = ๐ , en utilisant lโรฉquation diffรฉrentielle .
Sol: ๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟ
Pour ๐ก = 0 โ ๐ = 0 โ๐๐
๐๐ก๐๐๐ข๐ ๐ก = 0 + 0 =
๐ธ
๐ฟโ
๐๐
๐๐ก=
๐ธ
๐ฟ (๐๐๐ข๐ ๐ก = 0)
Dโautre part , ๐ธ
๐ฟ=
๐ธ
๐ฟร
๐ ๐
๐ ๐
Mais , ๐ผ0 =๐ธ
๐ ๐ , ๐๐ก ๐ =
๐ฟ
๐ ๐
Donc : ๐๐
๐๐ก= ๐ผ0 ร
1
๐=
๐ผ0
๐
Et , ๐๐๐๐ก๐ = ๐ผ๐โ๐ผ(๐ก=0)
๐ก๐โ0=
๐ผ0โ0
๐ก๐โ0=
๐ผ0
๐ก๐
๐๐๐๐ก๐ = ๐๐๐๐ก๐ โ๐ผ0๐ก๐
=๐ผ0๐
โ ๐ก๐ = ๐
Dans le rรฉgime transitoire :
๐ ๐๐ข๐๐๐๐๐ก๐ โ๐๐
๐๐ก> 0 โ ๐ = โ๐ฟ
๐๐
๐๐ก< 0 ๐๐ก ๐ > 0
๐ด๐๐๐๐ โถ ๐. ๐ < 0
Donc la bobine joue le r๐ le dโun rรฉcรฉpteur .
Dans le rรฉgime permanent :
๐ = ๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ก๐ โ๐๐
๐๐ก= 0 โ ๐ = 0 โ ๐. ๐ = 0
๐ โ 0 , alors la bobine joue le r๐ le dโun rรฉsistance .
Variations de ๐ :
๐ =๐ฟ
๐ ๐
๐ โ ๐ ๐ ๐ฟ โ ๐๐ข ๐ ๐ โ
๐ โ ๐ ๐ ๐ฟ โ ๐๐ข ๐ ๐ โ
Cas : 1 ๐ ๐ = ๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ก๐ , ๐ โ ๐ ๐ ๐ฟ โ ๐๐ก ๐ โ ๐ ๐ ๐ฟ โ
5 ๐2 > 5 ๐1
๐2 > ๐1
๐ฟ2
๐ ๐>
๐ฟ1
๐ ๐
๐ฟ2 > ๐ฟ1
Cas : 2 ๐ฟ = ๐๐๐๐ ๐ก๐๐๐ก๐ , ๐ โ ๐ ๐ ๐ ๐ โ ๐๐ก ๐ โ ๐ ๐ ๐ ๐ โ
5 ๐2 > 5 ๐1 โ ๐2 > ๐1 โ๐ฟ
๐ ๐(2)>
๐ฟ
๐ ๐(1)โ
1
๐ ๐(2)>
1
๐ ๐(1)
๐ ๐(2) < ๐ ๐(1)
๐ผ0 =๐ธ
๐ ๐โ ๐ผ0(2) > ๐ผ0(1)
Equation diffรฉrentielle de ๐๐ :
๐๐ = ๐๐ + ๐๐ โ ๐ธ = ๐๐ + ๐ฟ๐๐
๐๐ก+ ๐๐
On pose ๐ ๐ = ๐ + ๐ , on obtient :
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ =
๐ธ
๐ฟ
Mais : ๐๐ = ๐ ๐ โ ๐ =๐๐
๐ ๐๐ ๐๐ข๐ ๐๐๐๐๐
๐๐
๐๐ก=
1
๐
๐๐๐
๐๐ก
Lโรฉquation diffรฉrentielle sera :
1
๐
๐๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ
๐๐
๐ =
๐ธ
๐ฟ
๐๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐๐ =
๐ธ ๐
๐ฟ
Solution de lโรฉquation diffรฉrentielle en ๐๐ :
On a , ๐ =๐ธ
๐ ๐1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก , et ๐๐ = ๐ ๐ , alors :
๐๐ ๐ก =๐ธ ๐
๐ ๐ (1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก)
Vรฉrification :
๐๐ ๐ก =๐ธ ๐
๐ ๐ 1 โ ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก =
๐ธ ๐
๐ ๐โ
๐ธ ๐
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
๐๐๐
๐๐ก= 0 โ
๐ธ ๐
๐ ๐โ
๐ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก =
๐ธ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
๐๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐๐ =
๐ธ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก +๐ ๐
๐ฟ
๐ธ ๐
๐ ๐โ
๐ธ ๐
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก
=๐ธ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก +
๐ธ ๐
๐ฟโ
๐ธ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
=๐ธ ๐
๐ฟ
๐ถ. ๐. ๐. ๐
Graphe de ๐๐ (๐ก)
Rupture du courant :
Lโinterrupteur K est dans la position 2 , un courant dโintensitรฉ i traverse le circuit
qui est รฉquivalent ร :
Conditions initiale ร ๐ก0 = 0
๐ =๐ธ
๐ ๐ , ๐ธ๐ฟ =
1
2 ๐ฟ ๐2 =
1
2 ๐ฟ ๐ผ0
2
Loi dโadditivitรฉ et รฉquation diffรฉrentielle :
๐๐ + ๐๐ = 0 โ ๐๐ + ๐ฟ๐๐
๐๐ก+ ๐๐ = 0
On pose : ๐ ๐ = ๐ + ๐ , on obtient :
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ = 0
Solution :
1. Vรฉrifier que ๐ =๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก est une solution de cette รฉquation diffรฉrentielle .
๐ =๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก โ
๐๐
๐๐ก=
๐ธ
๐ ๐โ
๐ ๐
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก = โ
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ = โ
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก +
๐ ๐
๐ฟ
๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก = โ
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก +
๐ธ
๐ฟ๐โ
๐ ๐๐ฟ ๐ก = 0
๐ถ. ๐. ๐. ๐
2. La solution de cette รฉquation diffรฉrentielle est ๐ = ๐ผ0๐โ
๐ก
๐ . Dรฉtรฉrminer ๐ผ0 ๐๐ก ๐ .
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ = 0
๐ = ๐ผ0๐โ๐ก๐ โ
๐๐
๐๐ก= โ
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ , ๐ด๐๐๐๐ โถ
โ๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ +
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0๐
โ๐ก๐ = 0
๐ผ0๐๐โ
๐ก๐ =
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0๐
โ๐ก๐
1
๐=
๐ ๐
๐ฟโ ๐ =
๐ฟ
๐ ๐
Condition initial : ร ๐ก0 = 0 โ ๐ =๐ธ
๐ ๐ (๐โฒ๐๐๐รจ๐ ๐๐ ๐๐๐๐ก๐๐ รฉtablissement du
courant) , donc : ๐ธ
๐ ๐= ๐ผ0๐
0 = ๐ผ0 โ ๐ผ0 =๐ธ
๐ ๐ , parsuite : ๐ =
๐ธ
๐ ๐๐โ
๐ ๐๐ฟ
๐ก
Graphe :
๐ = ๐ผ0๐โ๐ก๐ , ๐๐ฃ๐๐ ๐ผ0 =
๐ธ
๐ ๐ ๐๐ก ๐ =
๐ฟ
๐ ๐
ร ๐ก0 = 0 โ ๐ = ๐ผ0๐0 = ๐ผ0
ร ๐ก = ๐ โ ๐ = ๐ผ0๐โ
๐
๐ = ๐ผ0๐โ1 = 0.37 ๐ผ0
ร ๐ก = 5 ๐ โ ๐ = ๐ผ0๐โ
5 ๐
๐ = 0
๐ est le temps nรฉcรฉssaire pour que i devient 37 % de sa valeur initial et maximal
cร d ๐ = 0.37 ๐ผ0 .
5 ๐ est le temps nรฉcรฉssaire pour que ๐ devient รฉgale ร zรฉro ( le courant sโannule )
et rupture du courant .
Montrer que la tangente ร lโorigine du temps ร la courbe ๐ = ๐(๐ก) coupe la
droite asymptote (qui est lโaxe du temps : ๐ = 0) au point M dโabscisse ๐ .
La pente de la tangente ร la courbe ๐ = ๐(๐ก) ร lโorigine du temps est dรฉfinie par
la dรฉrivรฉe : ๐๐
๐๐ก (๐๐๐ข๐ก ๐ก = 0) , et soit le point ๐(๐ก๐ ; 0)
On a ๐ = ๐ผ0๐โ
๐ก
๐ โ๐๐
๐๐ก= โ
๐ผ0
๐๐โ
๐ก
๐
Pour ๐ก = 0 , on a : ๐๐
๐๐ก= โ
๐ผ0
๐๐0 = โ
๐ผ0
๐
Dโautre part : ๐๐๐๐ก๐ =๐ผ๐โ๐ผ๐ก=0
๐ก๐โ0=
0โ๐ผ0
๐ก๐โ0= โ
๐ผ0
๐ก๐
๐๐๐๐ก๐ = ๐๐๐๐ก๐ โ โ๐ผ0๐
= โ๐ผ0๐ก๐
โ ๐ก๐ = ๐ (๐ถ. ๐. ๐. ๐)
Autre mรฉthode :
Lโรฉquation de la tangente ร la courbe ๐ = ๐(๐ก) ร lโorigine du temps qui coupe
lโaxe du temps en un point ๐(๐ก๐ ; 0) est :
๐ = ๐๐ก + ๐
Mathรฉmatiquement : ๐ =๐๐
๐๐ก ๐๐๐ข๐ ๐ก = 0
On a ๐ = ๐ผ0๐โ
๐ก
๐ โ๐๐
๐๐ก= โ
๐ผ0
๐๐โ
๐ก
๐
Pour ๐ก = 0 , on a : ๐๐
๐๐ก= โ
๐ผ0
๐๐0 = โ
๐ผ0
๐
La tangente est ร lโorigine du temps , alors cette tangente passe par le point
(0; ๐ผ0) car cette point est le point de tangence .
Alors : ๐ = โ๐ผ0
๐ ๐ก + ๐ผ0 , cette droite coupe lโaxe du temps au point ๐(๐ก๐ ; 0)
Donc : 0 = โ๐ผ0
๐๐ก๐ + ๐ผ0 โ
๐ก๐
๐๐ผ0 = ๐ผ0 โ
๐ก๐
๐= 1 โ ๐ก๐ = ๐ (๐ถ. ๐. ๐. ๐)
Mรฉthode de lโรฉquation diffรฉrentielle :
Pente de la tangente ร lโorigine du temps ร la courbe ๐ = ๐(๐) est dรฉfinie par la
dรฉrivรฉe ๐๐
๐๐ก pour ๐ก = 0 .
๐๐
๐๐ก+
๐ ๐
๐ฟ๐ = 0
Pour ๐ก = 0 , ๐๐ ๐ โถ ๐ = ๐ผ0 โ๐๐
๐๐ก๐๐๐ข๐ ๐ก = 0 = โ
๐ ๐
๐ฟ๐ผ0 = โ
1
๐๐ผ0 = โ
๐ผ0
๐
Dโautre part : ๐๐๐๐ก๐ =๐ผ๐โ๐ผ๐ก=0
๐ก๐โ0=
0โ๐ผ0
๐ก๐โ0= โ
๐ผ0
๐ก๐
๐๐๐๐ก๐ = ๐๐๐๐ก๐ โ โ๐ผ0๐
= โ๐ผ0๐ก๐
โ ๐ก๐ = ๐ (๐ถ. ๐. ๐. ๐)
Rupture du courant , alors : ๐ ๐๐๐๐๐๐ข๐ โ๐๐
๐๐ก< 0 โ ๐ = โ๐ฟ
๐๐
๐๐ก> 0
Et ๐ > 0 , ๐๐๐๐๐ โถ ๐. ๐ > 0 , ๐๐๐๐๐ la bobine joue le r๐ le dโun gรฉnรฉrateur .