Bonjour,
Me voilà perdu...
Dans le circuit suivant,
En supposant l'interrupteur et la lampe parfaite, basculement et allumage instantané.
Lorsque l'on bascule l'interrupteur à l'état passant, quand s'allume l'ampoule électrique ?
Instantanément ou 1 seconde plus tard ?
Par avance merci de vos réponses (avec quelques explications bien bienvenues)
Bonjour,
Puisque l’interrupteur se trouve près de l'ampoule, la tension est présente entre les deux.
Le courant commence dès que l'interrupteur est fermé, mais il ne prend pas sa valeur instantanément, sa croissance est linéaire au début.
Le temps d'établissement total n'est pas une seconde, il faut tenir compte des caractéristiques du fil pour en déduire son inductance.
Comprendre c'est être capable de faire.
Le champ électrique apparait aux bornes de l'interrupteur.
Dés sa fermeture, les électrons vont circuler et l'ampoule s'éclairera. La vitesse des électrons est bien inférieure à la vitesse de la lumière ou de la propagation du champ électrique
Cependant il faut considérer l'effet de self de la boucle de 300 000 km et sans doute la capacité repartie de cette ligne. Le temps d'établissement du régime continue sera sans doute de l'ordre de la seconde, voir plus s'il y a des phénomènes d'échos
C'est ma vision ...
Envoyé par skedo
Bonjour,
Me voilà perdu...
Dans le circuit suivant,
En supposant l'interrupteur et la lampe parfaite, basculement et allumage instantané.
Lorsque l'on bascule l'interrupteur à l'état passant, quand s'allume l'ampoule électrique ?
Instantanément ou 1 seconde plus tard ?
Par avance merci de vos réponses (avec quelques explications bien bienvenues
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Bonjour.
Effectivement, c’est le comportement en tant que ligne qui entre en jeu. Le début du fil ne peut pas deviner ce qu’il y a plus loin. Il ne commence à « s’en apercevoir » que quand la première réflexion lui revient. Ça va mettre plusieurs secondes, suivant l’atténuation due à la résistance du fil et au rayonnement électromagnétique.
Le courant s'établit instantanément sur le début du câble. Mais sa valeur dépend de l'impédance du fil, laquelle dépend un peu du diamètre du fil mais est de l'ordre de 300 Ω.
Sa valeur finale viendra beaucoup plus tard.
Voici une explication que j’avais donnée dans e temps. C’est la même chose mais sans l’ampoule.
Prenons la manip de la pile et les courts-circuits. Mettons que vous connectez fugitivement le câble au pôle positif (l'autre extrémité du câble est déjà connecté au pôle négatif).
Pendant les premiers 30 picosecondes, le premier centimètre de câble va devenir positif. Pour cela il faut créer une charge de surface sur ce cm de câble. Ce qui implique:
- un courant qui charge la capacité du câble mais qui ne parcourt que ce premier cm.
- un champ magnétique croissant autour du câble crée par ce courant.
- un champ électrique croissant autour du câble.
Si vous avez appris les équations de Maxwell, vous savez qu'un champ électrique variant dans le temps crée du champ magnétique et qu'un champ magnétique variant dans le temps, crée du champ électrique: c'est une onde électromagnétique.
Suite à l'augmentation de tension du premier cm, la situation se répète pour le suivant et puis pour les suivants. Cela vous donne une impulsion qui se propage dans le fil jusqu'au pôle négatif.
La suite est encore plus compliquée car cette impulsion se réfléchit. Puis elle se réfléchit encore sur le pôle positif, et ainsi de suite, avec des amplitudes décroissantes jusqu'au régime établit, avec du courant continu.
Au revoir.
Dernière modification par LPFR ; 01/10/2017 à 16h34.
Bonjour, il faut chercher du côté des équations des télégraphistes. (je vient de voir le message de LPFR...)
Dernière modification par azizovsky ; 01/10/2017 à 16h55.
Merci à vous tous pour vos réponses.
Ce qu'il y a de bien avec la physique, c'est que lorsqu'on met le doigt, le bras est avalé !
donc fatalement d'autres questions arrivent.
je m'interroge sur cette valeur de 300 Ω, je devine un aspect antenne ou ligne dans cette affaire.@LPFR
Le courant s'établit instantanément sur le début du câble. Mais sa valeur dépend de l'impédance du fil, laquelle dépend un peu du diamètre du fil mais est de l'ordre de 300 Ω.
Je comprends bien que cela ne concerne que le transitoire mais qu'est-ce qui fixe cette impédance à la valeur de 300 Ω," quelque soit le fil".
si sa résistance en continu est négligeable bien entendu.
Pour vérifier que j'ai intégré:
dans ce cas de figure, à la fermeture de l'interrupteur, il va falloir attendre que l' "0V" se propage jusqu'à l'ampoule pour qu'elle s'allume, soit environ 1 seconde ?
( je néglige les rebonds)
-----------
Et maintenant me vient une autre question, l'idée étant d'éliminer la self du fil et d'utiliser du fil torsadé (et éventuellement bobiné pour prendre moins de place): un aller en rouge , un retour en bleu.
Les champs magnétiques s'annulent en régime permanent (ici du continu) mais en transitoire que dirais que ça ne change pas grand chose par rapport à avant ?
La caractéristique de la ligne qui change peut être ?
comment analysez vous cette configuration en transitoire ?
Dernière modification par skedo ; 01/10/2017 à 20h01.
La valeur approchée de 300 \ohm correspond justement à une ligne torsadée telle que vous l'avait dessinée, il y aura dans cette ligne un aller retour d'ondes avec établissement progressif du courant.
Dans le cas de la ligne quelconque du dessin 1 il n'est pas possible de préciser une impédance, la règle d’établissement du courant n'est pas simple, nous pouvons seulement dire qu'elle sera progressive et prendra plusieurs secondes.
Comprendre c'est être capable de faire.
Bonjour.
Oui. C’est bien une ligne de transmission.
L’impédance d’une ligne (et même d’un simple fil « tout droit ») dépend du rapport entre l’inductance par unité de longueur et la capacité par unité de longueur de la ligne :
Oui. Sauf que au bout d’une seconde le courant sera V/Z et non le courant final.
Vous ne pouvez pas éviter le champ magnétique car le courant circule dans le sens contraire dans les deux brins et, entre les deux brins, les deux champs magnétiques s’additionnent. Pour réduire le champ magnétique il faut utiliser des câbles coaxiaux avec un isolant (entre l’âme et le blindage) le plus mince possible.
Au revoir.
Bonjour à tous et grand merci pour vos réponses,
Parfait, c'est ce que j'avais déduis. je suis allé un peu vite en besogne en m'exprimant.
Sait-on estimer le temps que va mettre le courant à atteindre sa valeur finale en régime établi ou au moins quels sont les paramètres essentiels fixant ce temps ?
Les champs s'additionnent mais sont de sens opposés, donc s'annulent, non ?
---------
Toujours dans l'esprit d'annuler le champ magnétique par somme des opposés, ce qui me chiffonne dans le fil torsadé est le décalage temporel entre le courant entrant et le courant sortant du bobinage.
J'ai pensé à un bobinage réalisé de cette façon, ici que 2 spires ne sont représentées :
En BF par rapport à la longueur de spire, ne devrait-on pas avoir un champ magnétique nul ?
ou L nulle ?
Dans une telle ligne de 300 000km de fil, qu'est ce qui fixerait le temps de transmission et l'impédance, si L = quasi zéro ?
Racine de( quasi zéro /C )?
A vous lire.
S'il n'y a pas de pertes, votre signal va se réfléchir en permanence sans se stabiliser.
Ce sont les pertes qui vont conduire à atténuation.
Cela dépend essentiellement de la valeur de la résistance de votre lampe.
Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».
Vous êtes passé d'une ligne à une boucle, ce qui n'a pas grand chose à voir.
Pour la ligne ce qui compte c'est le champ entre les fils, et si vous rapprochez les fils vous diminuerait L et augmenterait C, vous allez donc diminuer l'impédance, mais vous ne changerait pas la vitesse de transmission.
Remarque pour avoir vraiment un allumage différé : au lieu de mettre tous les éléments au même endroit, pile, lampe et interrupteur, vous rapportez l'interrupteur en bout de ligne. Dans ce cas toute la ligne sera sous tension avec un courant nul.Quand vous fermerez l'interrupteur, la lampe restera éteinte pendant tout le temps de transmission dans la ligne, le temps que l'information de court circuit se propage dans la ligne.
Comprendre c'est être capable de faire.
Re.
Entre les deux brins, les champs produits ont la même direction : ils ne s’annulent pas. Dans un câble coaxial, entre l’âme et le blindage, il n’y a que le champ produit par l’âme.
À l’extérieur des deux brins ou du coax, les champs sont nuls ou très faibles. D’où leur intérêt.
Dans une ligne bifilaire (torsadée ou pas) les deux courants commencent et continuent en même temps : les capacités qu’il faut charger sont celles entre les deux brins.
Et ne rêvez pas : on ne peut pas annuler ni les inductances ni les capacités.
A+
Bonjour,
Pour moi il n'y a pas de différence fondamentale entre le fil de 300 000 km ou lia ligne torsadée
Il faut considérer la self repartie, la capacité linéique repartie et la résistance linéique du fil ( à minima )
Quand ces paramètres changent l'effet ligne à retard change ainsi que les conditions d'écho ( desadaption d'impédance )
Le processus physique reste le même
Merci à vous tous pour vos réponses.
Ce qu'il y a de bien avec la physique, c'est que lorsqu'on met le doigt, le bras est avalé !
donc fatalement d'autres questions arrivent.
je m'interroge sur cette valeur de 300 Ω, je devine un aspect antenne ou ligne dans cette affaire.
Je comprends bien que cela ne concerne que le transitoire mais qu'est-ce qui fixe cette impédance à la valeur de 300 Ω," quelque soit le fil".
si sa résistance en continu est négligeable bien entendu.
Pour vérifier que j'ai intégré:
dans ce cas de figure, à la fermeture de l'interrupteur, il va falloir attendre que l' "0V" se propage jusqu'à l'ampoule pour qu'elle s'allume, soit environ 1 seconde ?
( je néglige les rebonds)
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Et maintenant me vient une autre question, l'idée étant d'éliminer la self du fil et d'utiliser du fil torsadé (et éventuellement bobiné pour prendre moins de place): un aller en rouge , un retour en bleu.
Les champs magnétiques s'annulent en régime permanent (ici du continu) mais en transitoire que dirais que ça ne change pas grand chose par rapport à avant ?
La caractéristique de la ligne qui change peut être ?
comment analysez vous cette configuration en transitoire ?
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Bonjour Calculair.
Il y en a pourtant.
Vous trouverez ici les différences :
http://www.emclab.cei.uec.ac.jp/xiao/Wire/index.html
Cordialement,
Bonjour,
Je suis d'accord évidemment sur les différences liées aux valeurs numériques, mais les phénomènes physiques sont les mêmes.
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Une vision
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Re.
Dans nôtre cas, la ligne n’est pas terminée par son impédance caractéristique mais par un court-circuit. Donc, la lampe ne s’allumera pas, mais le courant initial sera de U/Z. Puis, avec les réflexions successives, le courant tendra vers U/R (avec R la résistance de l’ampoule).
A+
Bonjour LPFR,
Je pense que nous donnons la même réponse.
Il ne reste plus qu'a faire la manip .....
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Merci, c'est parfaitement clair pour moi maintenant, plus la résistance de mes 300 000 km de fil...
Disons que c'est un arrangement plus compact des 300 000 km de fil et l'intention est de se rapprocher d'un fil idéal, purement résistif.
Désolé mais je bloque là dessus.
dans le dernier schéma avec les 2 spires (a répéter jusqu'à obtenir 300 000 km de fil)
le courant circule bien en sens inverse dans chacune des spires, les champs magnétiques ne peuvent qu'être opposés ? Je ne comprends pas ?
et il me semble bien qu'il existe des résistances aselfiques basées sur un principe similaire d'opposition des champs magnétiques.
http://banelec.online.fr/fab/mcb/resistance/VN.pdf
Dernière modification par skedo ; 02/10/2017 à 11h19.
Bonjour,
Cela me parait plus compliqué avec 300 000 km de fil.... Le courant ne s'établit pas simultanément sur le fil Allé er retour. De lus l'induction du fil allé sur le fil retour dans la phase d'établissement du courant et du champ me parait pas simple. C'est un cas non vu à l'école ....! Cela demande réflexion.
La ligne quelque soit sa constitution même si la self tend vers 0 présentera à son extrémité une impédance. C'est cette impédance qui déterminera le courant initial.
Apres il évoluera en fonction des caractéristiques de la ligne.
Remarque: Même si la ligne n'est pas fermée à son extrémité ( Ligne ouverte ) un courant initial s'établira. ( y compris si la source est continue ) Le courant s'arrêtera évidemment cas de la source continue.
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
Il y a une grande différence entre la réalisation d'un ligne de transmission et la constitution d'une simple résistance.
Dans une ligne, constitué d'au moins deux fils, il y aura propagation d'une onde sur la longueur des fils.
Si vous voulez éviter cela c'est possible, supposons que vous mettez vos 300 000 km en une énorme pelote de quelques m, il n'y aura aucune propagation, car les capacités entre fils vont faire un court-circuit géant. C'est pour cela que je vous ai fait une première réponse vague, car tout dépend comment vous mettez le fil.
Il est parfaitement possible le fil en double et en plusieurs couches de manière que les effets de propagation s'annulent (enfin presque) vous aurez alors une résistance simple dans certaines gammes de fréquence.
Comprendre c'est être capable de faire.
Re,
Je vois 2 solutions pour "annuler" la self, un bobinage dans un sens puis un autres par dessus bobiné en sens inverse.
Comme vous dite il y a un gros écart temporel entre le courant entrant et le courant sortant.
Pour palier à ce problème c'est pour cela que j'ai envisagé une spire dans un sens puis immédiatement une spire dans un autre sens.
Le décalage temporel est faible entre chaque spires, ce qui me parait se rapprocher d'un fil purement résistif.
Comme dit Phys4, il est vrai qu'il faut faire attention à la capa qui pourrait tout court-circuiter.
Pour moi vous avez répondu au questionnement initial et même plus !je vous en remercie tous.
cdlt.
Re.
Pour votre information, un fil de 1 cm de longueur à une self d’environ 10 nH. Quand vous travaillez en haute fréquence ce n’est pas du tout négligeable.
Donc, les pattes des composants, dont les résistances et les transistors ont une self qui ne peut être (que) réduite qu’à la pince coupante. Et elle ne peut pas être nulle à cause des dimensions mêmes des composants.
Je vus ai dit que vous ne pouvez pas annuler ni l’inductance ni la capacité.
Mais si vous ne voulez pas me croire, tant pis pour vous.
Ciao
Re LPFR,
La question n'est pas tant de croire mais de comprendre.
Je suis au courant que le moindre bout de fil est une self, jusque là nous sommes d'accord.
Vous ne m'expliquez pas en quoi deux champs magnétiques strictement opposés, ne forment pas un champs magnétique résultant nul.
B+(-B) )=0
si B= 0 quelque soit la valeur du courant, selon moi la self est nulle.
Je ne vois pas la faille dans ce raisonnement.
Si on veut être tatillon, l'annulation de B ne sera jamais parfaite et il subsistera une petite self, loin d'être négligeable si on travaille en HF.
Si c'est ce que vous voulez dire, nous sommes d'accord.
Je veux bien vous suivre mais expliquez moi, dites moi ce qui cloche dans mon raisonnement.
A+
Bonjour.
Je n’ai pas dit « deux champs magnétiques strictement opposés, ne forment pas un champs magnétique résultant nul.
B+(-B) )=0 » car c’est une connerie.
Les champs produits par deux conducteurs ne sont jamais strictement opposés. Comme je l’ai dit, ils sont strictement opposés uniquement à l’extérieur d’un câble coaxial.
Faites un dessin de la coupe d’une ligne bifilaire avec les conducteurs de diamètre fini et séparés de la distance de leur isolement.
Dessinez le champ magnétique de chaque fil à plusieurs endroits et retrouvez où les champs sont strictement opposés.
Bonne recherche.
Bonjour LPFR,
Oui je comprends que 2 fils ne peuvent être physiquement confondus.
Les champs produits par chaque fil ne peuvent s'opposer strictement du fait des distances qui les séparent, si minime soit elle.
Cependant une approximation macroscopique peut être faite avec 2 bobines colinéaires superposées, bobinées en sens inverse l'une de l'autre et parcourues par une intensité égale.
Certes une bobine est au dessus de l'autre, elles ne sont pas parfaitement confondues mais au niveau de la bobine globale on a
B+(-presque B) = presque 0
et par conséquent L = presque 0, enfin je pense, à vous lire.
Comme dans cet exemple industriel de résistance dite aselfique, où les 2 "bobines" sont confondues, puisqu’il s'agit d'une résistance et non d'une bobine.
https://seta-electronics.fr/produits/resistance-rsc
Qu'en dites vous ?
edit:
Comme dans cet exemple industriel de résistance dite aselfique, où les 2 "bobines" sont presque confondues.
https://seta-electronics.fr/produits/resistance-rsc
Bonjour
Je vous propose une petite modification de votre montage.
Dans votre description le fil allé est bobiné en sens inverse du fil retour . Cela marche bien quand la longueur de l'enroulement est petite devant les 300 000 km
Pour annuler au mieux la self vous utilisez une paire pour le fil aller torsadé en sens inverse. Le courant circulant en même temps sur les 2 fils de la paire la self est alors annulée au mieux, ( idem pour les fils retour )
Ainsi on constitue 2 lignes d'impédance Z. Mais quid du couplage entre ces 2 lignes ?.
Je pense que peut être EDF doit avoir des phénomènes bizarres sur les lignes du fait de leur longueurs devant la longueur d'onde, mais cela doit rester modeste ( longueur d'onde 6000 km) ( Cas des interconnection à l'échelle européenne )
En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)
