Resonance en circuit RLC

[Jhonny2]

Salut !
S'il vous plaît quelqu'un pourrait il m'expliquer le concept de la résonance d'intensité en circuit RLC? Je n'y comprends rien.
En fait je ne comprends pas pourquoi lorsque impédance du condensateur= à l'impedance de la bobine alors on atteint la résonance ?
En gros je ne comprends pas à quoi sert l'impédance du condensateur, il s'oppose à quoi au fait ? Aussi je ne comprends pas s'il s'oppose à la tension (indirectement au courant) alors comment est-ce possible qu'il y ait neutralisation entre son impédance et celui de la bobine à la résonance ?
Svp quelqu'un pour éclairer ma lanterne.
Nb: de grace exempter moi des calculs, formules, equations ou quoi que se soit de se genre. Juste expliquer le principe (je vais passer une évaluation à l'oral dessus et je ne comprends rien à tous cela notamment la raisonnnce et son lien avec l'impedance)svp si possible un schéma pour que je puisse bien pigé
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[Gwinver]

Bonsoir.

Ce n'est pas la biblio qui manque sur internet.
La difficulté est peut-être de trouver celle qui s'adapte le mieux à l'interlocuteur.

Grosso modo, il y a deux types de circuits RLC : série, R, L et C sont en série et parallèle : R, L et C sont an parallèle.

Dans les deux cas, l'important est l'évolution de l'impédance de L et C en fonction de la fréquence.

En fait je ne comprends pas pourquoi lorsque impédance du condensateur= à l'impedance de la bobine alors on atteint la résonance ?

Le tableau de la page 4 de ce document explique cet effet:

https://ww2.ac-poitiers.fr/math_sp/I.../Impedance.pdf

Les impédances des condensateurs et inductance sont purement imaginaires, mais de signe opposé.
L'impédance d'un condensateur décroît lorsque la fréquence ayugmente, tandis que celle de l'inductance croît.

Il existe une fréquence pour laquelle les modules de ces deux impédances sont identiques. Etant de signe opposé, elles s'annulent, et il ne reste que le terme résistif.
C'est la fréquence de résonnance.

[Jhonny2]

Merci . Ok et si on te demandait d'expliquer pourquoi la tension aux bornes du condensateur est en retard de phase par rapport à l'intensité, que diras-tu.
Cette question a déjà été posée et j'aimerais anticiper

[Gwinver]

C'est lié au mécanisme de la charge du condensateur.

Au départ, le condensateur est déchargé.
En appliquant une tension à ses bornes, même faible, au tout début le courant circule sans "blocage" il est donc intense et la tension aux bornes du condensateur est faible.
Mais, progressivement le condensateur se charge et donc, la tension à ses bornes augmente, ce qui s'oppose à la tension appliquée aux bornes et le courant diminue.
Au final, lorsque la tension aux bornes du condensateur est faible, le courant est fort et lorsque la tension à ses bornes est forte, le courant est faible. Il y a retard de phase.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Jhonny2]

Parfait. Merci beaucoup.
Aussi est ce qu'on peut appliquer le même raisonnement avec la bobine pour expliquer l'avance de phase de la tension. Si oui j'essaie depuis mais j'ai l'impression que c'est pas clair.
Aussi j'ai l'impression après avoir lu ta réponse que je comprends rien au fait. Dis moi un peu dans un circuit RLC entretenu le courant n'oscille plus entre le condensateur et la bobine mais suit plutôt la fréquence imposée par excitateur (Générateur GBF par exemple)? Je pensais que le GBF ne se chargeait que de compenser l'énergie perdue ??

[gts2]

Dans un circuit RLC entretenu le courant n'oscille plus entre le condensateur et la bobine mais suit plutôt la fréquence imposée par excitateur (Générateur GBF par exemple)? Je pensais que le GBF ne se chargeait que de compenser l'énergie perdue ??

Il y a toujours oscillation entre condensateur et bobine (quand la tension de l'une est maxi l'autre mini), ce que vous vouliez dire c'est n'oscille plus à la fréquence imposée par LC.
Je ne vois pas de contradiction entre le fait que le GBF impose la fréquence et qu'en terme énergétique, l'énergie fournie par le GBF est égale à celle consommée par la résistance.

[f6bes]

Et vaut mieux éviter de tenir compte de .......R..... dans la théorie.
A+

[stefjm]

Un courant charge un condensateur et il apparait une tension en retard sur le courant.
Une tension magnétise une inductance et il apparait un courant en retard sur la tension.

Cette façon de voir respecte la causalité des phénomènes et c'est valable quels que soient les signaux.

On peut le voir facilement avec les grandeurs temporelles et leurs dérivées ou les grandeurs fréquentielles (impédances).

[stefjm]

Parfait. Merci beaucoup.
Aussi est ce qu'on peut appliquer le même raisonnement avec la bobine pour expliquer l'avance de phase de la tension. Si oui j'essaie depuis mais j'ai l'impression que c'est pas clair.
Aussi j'ai l'impression après avoir lu ta réponse que je comprends rien au fait. Dis moi un peu dans un circuit RLC entretenu le courant n'oscille plus entre le condensateur et la bobine mais suit plutôt la fréquence imposée par excitateur (Générateur GBF par exemple)? Je pensais que le GBF ne se chargeait que de compenser l'énergie perdue ??

En régime sinus imposé par le GBF, il y a une réponse forcée du circuit RLC à la fréquence du GBF.
Mais il y a aussi une réponse transitoire à la fréquence imposée par le circuit LC qui s'éteint grâce à la résistance.

Le cas de la résonance est particulier : on choisit la fréquence du GBF égale à celle du circuit. L'amplitude augmente alors fortement, d'autant plus que la résistance est faible.

L et C sont des composant duaux qui suivent les mêmes lois si on permute courant et tension.

[Gwinver]

Parfait. Merci beaucoup.
Aussi est ce qu'on peut appliquer le même raisonnement avec la bobine pour expliquer l'avance de phase de la tension. Si oui j'essaie depuis mais j'ai l'impression que c'est pas clair.
Aussi j'ai l'impression après avoir lu ta réponse que je comprends rien au fait. Dis moi un peu dans un circuit RLC entretenu le courant n'oscille plus entre le condensateur et la bobine mais suit plutôt la fréquence imposée par excitateur (Générateur GBF par exemple)? Je pensais que le GBF ne se chargeait que de compenser l'énergie perdue ??

Dans le cas de la bobine, dès le moment où la tension est appliquée, il y a une brusque variation de courant qui créé immédiateemnt une tension inverse à celle appliquée. Le courant n'augmente done que progressivement, à l'inverse de ce qui se produit avec le condensateur.

Pour le RLC parallèle), il y a plusieurs cas à enviager.
Le cas du circuit isolé. Le circuit est ouvert et le condensateur chargé, à la femeture du circuit (fermeture de l'interrupteur), le condesateur se décharge dans la bobine et initie l'oscillation.
Ici, le "générateur" d'énergie est le condensateur, et le circuit oscille à sa fréquence jusqu'à ce que toute l'énergie soit dissipée sous forme de chaleur ans la résistance.
Si un générateur est connecté, c'est lui qui impose la fréquence. Il y a alors une sorte de coexistence entre ce qui est imposé par le générateur et les réactions des composants.
Par exemple, le générateur pourrait générer un signal carré à fréquence très basse devant la fréquence de résonnance du circuit RLC. Lorsque la tension fait une marche dans un sens, on observe une réponse du circuit RLC à sa fréquence de résonnance. Le signal observé est donc altéré et diffère de ce que le générateur a appliqué.
Pour un signal sinusoidal, ce phénomène apparaît moins car les évolutions de la tension sont plus progressives.
Il existe un troisième cas qui est celui de l'oscillateur. Le circuit RLC est placé en réaction entre sortie et entrée d'un amplificateur, et la réaction ne se produit qu'à la fréquence de résonnance du circuit.

[stefjm]

Dans le cas de la bobine, dès le moment où la tension est appliquée, il y a une brusque variation de courant qui créé immédiateemnt une tension inverse à celle appliquée. Le courant n'augmente donc que progressivement, à l'inverse de ce qui se produit avec le condensateur.

Bizarre, non?
Surtout que le courant dans une bobine est mathématiquement continu car résultat d'une intégration. Pas de brusque variation du courant, mais une brusque variation de la tension.
La tension d'un condensateur est mathématiquement continue car résultat d'une intégration.

[Gwinver]

Euh ...

Dans le cas de la bobine.
En appliquant un saut de tension à ses bornes (passer de V = 0 à V = X), le courant ne devient continu qu'au bout d'un certain temps, et, pour une bobine non résistive, la tension à ses bornes tend alors vers zéro.

Dans le cas du condensateur.
En appliquant un saut de tension à ses bornes (passer de V = 0 à V = X), le courant ne devient nul qu'au bout d'un certain temps, alors la tension à ses bornes vaut X.

[Antoane]

Continu est dans le sens mathématique pour stefjm : il n'y a pas de saut https://fr.wikipedia.org/wiki/Contin...C3%A9matiques)
là ou Gwinver l'entend au sens de DC, i.e. après extinction des transitoires.

Dans le RLC série, le point important est de voir que même si on applique une tension "relativement faible" au circuit RLC complet, on peut se retrouver avec des tensions instantanées très elevée aux bornes de chaque élement. [Une tension fortement positive aux bornes de C à un instant donné] + [Une tension fortement negative aux bornes de L à ce meme instant donné] peut donner une tension globale relativement faible. Un instant plus tard, les valeurs pourront être inversées.

VG

[Jhonny2]

Oufs! Vous m'embrouillez, bon je passe, merci beaucoup et particulièrement à Gwinver.
Aussi encore un point floue, je ne comprends pas pourquoi dire qu'à la résonance d'intensité (en circuit RLC serie) l'effet du condensateur neutralise celui de la bobine et le courant circule librement .
L'effet du condensateur et de la bobine ici sont quoi concrètement ?
Ces effets se neutralisent c'est à dire ? Je ne comprends pas ? Svp veuillez être le plus explicite possible, je suis très embrouillé avec cette notion. Et je vais passer une évaluation orale dessus.

[gts2]

Vous êtes en série, donc c'est le courant qui est commun à C et L, donc les deux grandeurs qui s'opposent sont les deux tensions, la première tension venant de la charge du condensateur et la deuxième de l'effet de l'induction dans la bobine.

Ceci étant, vous faites ici de l'électrocinétique, donc vous manipulez les deux grandeurs de base courant tension, les lois de base proviennent de la physique certes, mais pour étudier un circuit avec une bobine, il n'est pas nécessaire de connaitre les équations de Maxwell et son approximation dans le cadre quasi stationnaire (ceci pour l'effet "concret").

[jiherve]

bonjour,
sais tu exprimer l'impédance complexe de ton circuit RLC serie?
Si oui tu dois savoir calculer la fréquence à laquelle celle ci est purement réelle et donc sa valeur et au final en déduire quelque chose.
JR

[ThM55]

Je ne sais pas si on a déjà fait, mais il est peut-être utile de mentionner que la fréquence de résonance est celle où l'impédance est la plus petite en module. Car la partie réelle R ne change pas avec la fréquence, donc si la partie imaginaire s'annule, le module est minimal.

[stefjm]

@Jhonny2
On vous aiderait mieux si on connaissait ce que vous connaissez déjà et à quel niveau de math-physique-electronique.

[Gwinver]

Bonsoir.

Aussi encore un point floue, je ne comprends pas pourquoi dire qu'à la résonance d'intensité (en circuit RLC serie) l'effet du condensateur neutralise celui de la bobine et le courant circule librement .

C'est ce que j'avais expliqué au début de cette discussion.

Le tableau de la page 4 de ce document explique cet effet:

https://ww2.ac-poitiers.fr/math_sp/I.../Impedance.pdf

Les impédances des condensateurs et inductance sont purement imaginaires, mais de signe opposé.
L'impédance d'un condensateur décroît lorsque la fréquence ayugmente, tandis que celle de l'inductance croît.

Il existe une fréquence pour laquelle les modules de ces deux impédances sont identiques. Etant de signe opposé, elles s'annulent, et il ne reste que le terme résistif.
C'est la fréquence de résonnance.

Pour reprendre.

Dans le cas du circuit RLC série, l'impédance du condensateur décroît lorsque la fréquence croît.
L'impédance de la self croît lorsque la fréquence augmente.
Il arrive donc un moment où les modules de ces deux impéances sont de même valeur. Mais, l'effet est opposé, il y a avance de tensio pour l'un et retard pour l'autre.

Dit autrement.

Pour un circuit série, les impédances s'additionnent.
On a donc Zc = l'impédance du condensateur, Zl = l'impédance de l'inductance et R l'impéance de la résistance.
L'impédance totale vaut : Zc + Zl + R.
Autrement dit, la tension aux bornes du circuit RLC série est la somme de la tension aux bornes du condensateur (Uc), de la tension aux bornes de l'inductance (Ul) et celle aux bornes de la résistance (Ur).

U = Uc + Ul + Ur

Si on se reporte à nouveau au tableau de la page 4 diu document donné en référence:

image_2025-02-07_212144413.png

On voit dans la colonne de droite que les vecteurs représenant la tension aux bornes du condensateur et de l'inductabnce (Uc et Ul) sont de signe opposé.

image_2025-02-07_212913546.png

La somme Uc + Ul est donc nulle pour la fréquence corrspondant au moment où les modules des impédance de C et de L sont égales.

Alors, U = Ur. L'impédance du circuit RLC série à la fréquence re résonnance est donc R.

Si tu es familier avec les notations imaginaires, on peut refaire le même raisonnement avec les impédances exprimées sous forme imaginaires.

Attention, il n'est pas dit que le courant circule librement, mais que l'impédance vaut R.

[Jhonny2]

Voilà !, C'est clair.
Thanks.

[f6bes]

Remarques générales: faut de préférence expliquer AVEC des MOTS simples et à la portée du demandeur
Si on explique avec la "littérature" compréhensible par ceux qui savent c'est trés bien .Le néophyte lui
on le ......noie !
+ 10 pour Gwinver
A+