Une
bobine d’inductance 𝐿 (résistance négligeable) est placée en série
avec un résistor de résistance 𝑅. L’ensemble est
alimenté par un générateur de tension continue de force électromotrice
𝐸 et de résistance interne 𝑟. À l’instant 𝑡 = 0 initial
(𝑡 désigne le temps), on ferme le circuit série à l’aide d’un
interrupteur.
7. Quel est l’ordre de grandeur de l’inductance 𝐿 des bobines couramment utilisées en travaux pratiques ?
A) Le mégahenry (MH) ;
B) Le millihenry (mH)
vrai ;
C) Le nanohenry (nH)
;
D) Le kilohenry (kH).
8. Déterminer l’équation différentielle du premier ordre vérifiée par l’intensité 𝑖(𝑡) qui circule dans la bobine.
Additivité des tensions : u
g =u
R +u
L ;
u
g = E-ri ; u
L = Ldi/dt ; u
R = Ri.
E-ri = L di / dt +Ri.
Ldi /dt +(R+r) i = E.
On pose
t= L / (R+r).
di /dt + i /
t = E / L.
Réponse
D.
9. Quelle est la solution de l’équation différentielle précédente ?
Solution générale de l'équation sans second membre :
i =A exp(-t /
t) avec A une constante.
Solution particulière de l'équation : i=E/(R+r).
Solution générale de l'équation avec second membre :
i= A exp(-t /
t) +E / (R+r).
i(t=0) = 0 ; A+E /(R+r) =0 ; A = -E/(R+r).
i= E/ (R+r) [ 1-exp(-t /
t)].
Réponse
B.
10. Déterminer la tension 𝑢
𝐿(𝑡) aux bornes de la bobine.
di /dt = E / [
t (R+r)] exp(-t /
t).
di / dt = E / L exp(-t /
t).
u
L(t) = Ldi/dt =E exp(-t /
t).
Réponse
B.
11. Comment évolue la tension 𝑢
𝑔(𝑡) aux bornes du générateur ?
A) La tension aux bornes du générateur reste constante et égale à 𝐸.
B) La tension aux bornes du générateur devient nulle.
C) La tension aux bornes du générateur évolue selon 𝑢
𝑔(𝑡) = 𝐸 − 𝑟𝑖(𝑡).
D) La tension aux bornes du générateur diminue et devient égale à RE / (r+r)
au bout d’une durée suffisamment longue.
u
g(t) = E-r i = E-r E/ (R+r) [ 1-exp(-t /
t)].
Au bout d'un temps assez long : exp(-t /
t) tend vers zéro.
u
g(t) =E-r E/ (R+r)= [E(R+r)-rE ] / (R+r) =E R / (R+r).
Réponses
C et
D.
12. .On remplace maintenant le générateur de tension continue par un GBF qui délivre une tension sinusoïdale de pulsation
w. Comment évolue la tension complexe
uL
, associée à u
L
, en fonction du courant complexe
𝑖 associé à 𝑖 ?
i(t) = I exp(j
wt +
J).
d
i(t) /dt = j I
w exp(j
wt +
J).
uL(t) = j L
w I exp(j
wt +
J) = jL
w i(t).
Réponses
A et
B.