Oscillations dans circuit L-C / R-L-C

[invite87a1ce41]

Bonjour,

j'avais posé cette question mais comme le topic n'était pas le bon, je crée un sujet dans l'espoir d'avoir une réponse plus claire

en effet, j'ai beau avoir cherché dans mon livre ou sur internet, je ne trouve que des explications mathématiques des oscillations, se basant uniquement sur ce qu'on observe sur l'oscilloscope. Or ce que j'aimerai comprendre, c'est quel est le phénomène physique ( qu'est ce qui se passe, concrétement ) qui engendre ces oscillations.

Si vous pouviez m'aider, avec des termes relativement simples ( je suis encore en terminale, pas à la fac, donc si vous me parlez de choses dont je ne soupçonnais pas l'existence, ça va être dur pour moi ) je vous en serai reconnaissant
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[invite19431173]

Ben de mes souvenirs de terminal, tu as un condensateur qui se décharge dans une bobine, cell-ci crée un courant induit qui soppose à la décharge et recharge le condensateur un peu plus tard, et ainsi de suit. Puis il y a une résistace, qui dissipe le courant, oscillations amorties. ça, c'est l'explication simple et sans calcul...

[mariposa]

Bonjour,

C'est quel est le phénomène physique ( qu'est ce qui se passe, concrétement ) qui engendre ces oscillations.
Si vous pouviez m'aider, avec des termes relativement simples ( je suis encore en terminale, pas à la fac, donc si vous me parlez de choses dont je ne soupçonnais pas l'existence, ça va être dur pour moi ) je vous en serai reconnaissant

Si tu essayais de préciser ce que tu ne comprends peut-être que je pourrais mieux te répondre.

mariposa

[invitefffb8ef1]

je pense qu'il est difficile de décrire ce phénomène électrique sans les mathématiques. Moi tu peux faire l'analogie avec un pendule qu'on écarte de sa position d'équilibre le pendule possède alors de l'énergie potentiel de pesanteur (comme le condensateur qui possède de l'énergie lorsqu'il est chargé), lorsque qu'on lache le pendule il ne retrouve pas tout de suite sa position d'équilibre il oscille avant de revenir à la verticale (exactement comme le circuit RLC qui oscille avant de retrouver son équilibre). Maintenant si tu place le pendule dans un liquide visqueux le pendule oscillera moins avanr de retrouver sa position d'équilibre (le liquide joue le role de la résistance.

[A voir en vidéo sur Futura]

[mariposa]

je pense qu'il est difficile de décrire ce phénomène électrique sans les mathématiques. Moi tu peux faire l'analogie avec un pendule qu'on écarte de sa position d'équilibre le pendule possède alors de l'énergie potentiel de pesanteur (comme le condensateur qui possède de l'énergie lorsqu'il est chargé), lorsque qu'on lache le pendule il ne retrouve pas tout de suite sa position d'équilibre il oscille avant de revenir à la verticale (exactement comme le circuit RLC qui oscille avant de retrouver son équilibre). Maintenant si tu place le pendule dans un liquide visqueux le pendule oscillera moins avanr de retrouver sa position d'équilibre (le liquide joue le role de la résistance.

Félicitations!

Et tu as parfaitement raison il faut se servir des mathématiques; La mathématique est le langage naturel de la physique et ne peut pas comprendre la physique avec du vocabulaire de tous les jours

[invite3f2dff78]

Bonjour,

j'avais posé cette question mais comme le topic n'était pas le bon, je crée un sujet dans l'espoir d'avoir une réponse plus claire

en effet, j'ai beau avoir cherché dans mon livre ou sur internet, je ne trouve que des explications mathématiques des oscillations, se basant uniquement sur ce qu'on observe sur l'oscilloscope. Or ce que j'aimerai comprendre, c'est quel est le phénomène physique ( qu'est ce qui se passe, concrétement ) qui engendre ces oscillations.

Si vous pouviez m'aider, avec des termes relativement simples ( je suis encore en terminale, pas à la fac, donc si vous me parlez de choses dont je ne soupçonnais pas l'existence, ça va être dur pour moi ) je vous en serai reconnaissant

Ceci a été écrit en réponse à ton premier read

Tu peux imaginer un condensateur comme une pièce. Ci celle-ci est remplie de gens, on ne peut les faire sortir que par la porte (ici la porte joue le rôle de la résistance de ton circuit) plus la porte est étroite (résistance élevée) plus le temps d’évacuation de la pièce sera long.

Cependant ceci n’est qu’une image. Un condensateur est composé de deux compartiments (deux bandes de papier alu) isolés entre elles par un diélectrique. C’est sur les deux faces de ce diélectrique que vont s’agglutiner les charges électriques. D’un coté les ions négatifs, de l’autre les ions positifs. Toute fois, c’et « isolent » n’est pas parfait, le condensateur perdra sa charge au bout d’un certain temps même sans relier ses bornes avec un conducteur.

merci mariposa mais en fait, c'est ça que je ne comprend pas : "sans parler des relations mathématiques, ( cf monnoliv ) j'aimerai comprendre le phénomène physique qui fait qu'il y a des oscillations"

L’oscillation d’un circuit (self condensateur) est due au fait que la sels laisse passer le courant continu, et bloque plus ou moins le courant alternatif. De même, le condensateur bloque le courant continu et laisse plus ou moins passer l’alternatif. Le synchronisme de ces alternances, selfiques capacitives, font osciller le circuit sur une fréquence. un peu comme une balançoire qui alterne entre l’énergie et le potentiel cinétique de la force de gravitation.


Un minimum de mathématiques
Un circuit résonant est composé d’une self et d’un condensateur. Ses deux élément pour résonner sur une fréquence doivent avoir la même « impédance » capacitive et selfique.


Impédance capacitive : XC = 1 / ( 2 . Pi . f .C)

Impédance selfique : XL = 2 . Pi . f . L


Résonance du circuit : (1 / ( 2 . Pi . f .C)) = ( 2 . Pi . f . L)

Avec : f en Hz ; C en farad ; L en henry

[invitea3fc981a]

Mon explication me semblait simple... :confused:

Les lois de l'électromagnétisme de Maxwell disent que la variation d'un champ électrique crée un champ magnétique ; on parle de champ magnétique induit (par le champ électrique) ; inversement, la variation d'un champ magnétique crée un champ électrique induit.

Ainsi la variation d'un champ électrique (quand un courant électrique varie par exemple) va induire un champ magnétique ; et ce champ magnétique (qui varie lui aussi puisqu'il était nul au départ, et maintenant non nul) va lui aussi induire un champ électrique s'opposant au premier. En gros, tout l'effet induit s'oppose à la cause.

Sachant cela, relis mon intervention dans l'autre topic et dis-moi si c'est plus clair.

[zoup1]

Et tu as parfaitement raison il faut se servir des mathématiques; La mathématique est le langage naturel de la physique et ne peut pas comprendre la physique avec du vocabulaire de tous les jours

Si l'on ne regarde que les mathématiques, on ne peut pas non plus comprendre la physique. L'un et l'autre sont indissiociables... Il faut les 2

[invite3f2dff78]

Mon explication me semblait simple... :confused:

Les lois de l'électromagnétisme de Maxwell disent que la variation d'un champ électrique crée un champ magnétique ; on parle de champ magnétique induit (par le champ électrique) ; inversement, la variation d'un champ magnétique crée un champ électrique induit.

Oui c'est un des principes de l’électricité tout mouvement crée une force de sens contraire qui s’oppose à ce mouvement.

[monnoliv]

N'oublions pas que dans un condensateur, on néglige le champ magnétique produit par le champ électrique; de même dans une inductance, on néglige le champ électrique produit par le champ magnétique. Si tel n'était pas le cas, on ne pourrait plus parler d'éléments localisés comme on le fait maintenant (un condensateur, une self, une résistance,...).
L'hypothèse derrière ces simplifications est que la variation d'un des champs est suffisamment petite que pour pouvoir générer l'autre champ avec une amplitude non négligeable. Lorsque ce n'est plus vrai, l'élément devient une antenne et rayonne.
Donc je ne suis pas sûr qu'on puisse expliquer l'oscillateur L-C-(R) en interprétant directement les équations de Maxwell.

[Jeanpaul]

On comprend mieux les circuits LC et RLC si on prend une analogie hydraulique.
Imagine 2 vases reliés par un tuyau avec un robinet. Un des vases est plein d'eau, l'autre vide.
On ouvre le robinet. Le niveau dans les vases va osciller. Pourquoi ?
La pesanteur tend à égaliser les niveaux mais quand l'eau coule dans le tuyau, elle prend de l'énergie cinétique qui fait remonter le niveau en face. A la fin, la viscosité dans le tuyau va amortir le mouvement et on aura le tout au repos, avec les mêmes hauteurs des 2 côtés.

La hauteur de l'eau, c'est le potentiel. La volume des vases, c'est la capacité des condensateurs. La vitesse du courant, c'est l'intensité (en ampères). Le tuyau qui accumule de l'énergie cinétique, c'est la self (1/2 m v², c'est 1/2 L i²). La viscosité, c'est la résistance électrique.
Tu comprends mieux, maintenant ?

[deep_turtle]

C'est assez frappant de voir que l'on veut toujours expliquer les phénomènes électriques avec des analogies, alors que le phénomène lui-même est en général assez clair physiquement (ce n'est pas une critique, elles sont chouettes les analogies que vous présentez, c'est un vrai étonnement).

Moi j'aime bien l'explication de Konrad, c'est effectivement ce qui se passe et c'est clair, non ? Qu'en penses-tu adrislas ?

[invite87a1ce41]

en fait, si j'ai bien compris l'analogie, la bobine va faire qu'il y aura une surtension sur l'une des bornes du condensateur, et une sous-tension de l'autre, ce qui fait que ça va osciller. C'est ça ? Et la surtension provient du fait que les bobines stockent le courant temporairement et le restituent brusquement ( et en créant une courant inverse de l'autre côté, mais moins important )

[Jeanpaul]

Abondance de biens ne nuit pas et on gagne toujours à avoir plusieurs points de vue sur un phénomène.
L'énergie 1/2 L i² n'a définitivement rien d'intuitif et pour l'expliquer, il faut aller vraiment loin et que dire si on s'interroge sur la quantité de mouvement et le moment cinétique des champs électromagnétiques ?

[deep_turtle]

Oui oui, je suis entièrement d'accord, encore une fois ce n'était pas une critique...

[invite3f2dff78]

N'oublions pas que dans un condensateur, on néglige le champ magnétique produit par le champ électrique; de même dans une inductance, on néglige le champ électrique produit par le champ magnétique. Si tel n'était pas le cas, on ne pourrait plus parler d'éléments localisés comme on le fait maintenant (un condensateur, une self, une résistance,...).
L'hypothèse derrière ces simplifications est que la variation d'un des champs est suffisamment petite que pour pouvoir générer l'autre champ avec une amplitude non négligeable. Lorsque ce n'est plus vrai, l'élément devient une antenne et rayonne.
Donc je ne suis pas sûr qu'on puisse expliquer l'oscillateur L-C-(R) en interprétant directement les équations de Maxwell.

En fait un circuit oscillant -self capa- se comporte exactement comme une antenne. Ce phénomène est connu, et archi expérimenté. Ici nous sortons de la théorie de l’électromagnétisme de Maxwell, pour aborder avec La formule de Thomson les particularités des circuits L R C déstinées à créer et émettre des ondes électromagnétiques. Donc plus de mystères, il suffit de connaître les caractéristiques physiques du condensateur, bien intégrer le fonctionnement de la tension et intensité en quadrature de phase, et la sinusoïde n’a plus de secret. On peut alors superposer le circuit oscillant électrique, avec celui d’un mouvement pendulaire, et constater leurs parfaites analogies.

[Jeanpaul]

En fait un circuit oscillant -self capa- se comporte exactement comme une antenne.

C'est même historiquement comme ça que Hertz a mis en évidence les ondes qui portent son nom : 2 boules chargées qui se déchargent l'une dans l'autre via une étincelle.

[monnoliv]

Pour ma part, je trouve fondammentalement différent le circuit oscillant envisagé ici (RLC) et une antenne. Dans un circuit RLC on ne tient pas compte des délais de propagation du courant dans le circuit (négligeables en théorie des circuits, on peut donc parler de composants localisés). Rien à voir avec une antenne où il est nécessaire pour comprendre son fonctionnement de faire intervenir la vitesse du courant et jouer directement avec les équations de Maxwell. De plus une antenne est faite pour rayonner, pas un circuit (R)LC. Tout au plus les oscillations du circuit RLC exiteront une antenne qui rayonnera alors, ces exitations.

[invite87a1ce41]

en fait, si j'ai bien compris l'analogie, la bobine va faire qu'il y aura une surtension sur l'une des bornes du condensateur, et une sous-tension de l'autre, ce qui fait que ça va osciller. C'est ça ? Et la surtension provient du fait que les bobines stockent le courant temporairement et le restituent brusquement ( et en créant une courant inverse de l'autre côté, mais moins important )

quant à ça ??

[mariposa]

Pour ma part, je trouve fondammentalement différent le circuit oscillant envisagé ici (RLC) et une antenne. Dans un circuit RLC on ne tient pas compte des délais de propagation du courant dans le circuit (négligeables en théorie des circuits, on peut donc parler de composants localisés). Rien à voir avec une antenne où il est nécessaire pour comprendre son fonctionnement de faire intervenir la vitesse du courant et jouer directement avec les équations de Maxwell. De plus une antenne est faite pour rayonner, pas un circuit (R)LC. Tout au plus les oscillations du circuit RLC exiteront une antenne qui rayonnera alors, ces exitations.

Oui tout a fait, tout est une question de frequence.

A basse frequence un circuit RLC rayonne, mais rayonne peu, les pertes sont essentiellement dans la résistance R; en montant en frequence, le rayonnement qui est une perte pour le circuit résonnant augmente de plus en plus

[monnoliv]

en montant en frequence, le rayonnement qui est une perte pour le circuit résonnant augmente de plus en plus

D'accord aussi mais un circuit LC (tel qu'on l'envisage ici) n'est pas fait pour rayonner, d'ailleurs de ce point de vue, aussi bien C que L rayonne (et aussi les fils qui les relient). Et on ne peut plus dire que C est un condensateur et L une inductance (plus d'approximation en composants localisés).

quant à ça ??

Je ne suis pas convaincu par cette explication mais je n'ai malheureusement rien d'autre à te proposer que celle que je t'ai donnée dans l'autre post.

[invite3f2dff78]

Pour simplifier, une oscillation c’est l’onde d’une fréquence. Si les « dimensions » spatiales évoluent suivant les différents milieux qu’elles empruntent, ses deux basses physiques, le temps et la fréquence restent immuables.

Alors comme la durée d’une onde est immuable, celle de son oscillation doit l’être aussi, cela nous démontre que tous les circuits et espaces empruntés par l’oscillation, et cela quelles que soi leurs dimensions, seront tous parcourus avec un temps d’une durée égale.

Dans un circuit accordé sur une fréquence de 7 MHz la longueur d’onde est de 43 mètres, son temps (durée) de 1,43 micros secondes. La longueur du fil de cuivre de la self et de qq 0,4 mètres, cette longueur sera parcourue par le signal de l’onde en 1,43 micros / s. C’est le temps qu’il lui faudra pour parcourir 27 mètres de câble coaxial (genre TV.) Il fera avec cette durée un allé retour du doublé de 21,5 mètres de l’antenne.

Le fonctionnement de l’antenne n’est pas plus mystérieux et compliqué que celui d’un mouvement pendulaire qui est le coussin germain de celui du circuit oscillant. L’un rayonne un champ magnétique, l’autre se meut dans les forces d’un champ de gravitation.

[invitef41f23a0]

bon explication je vous remercie ..j'avais un probleme,comment la résistance faire cesser les oscillation ..mnt c'est mieux