les constantes de temps

LES
CHAPITRE 6
CONSTANTES DE TEMPS
CHAPITRE
LES CONSTANTES DE TEMPS
6
Dans les circuits à courant continu, les condensateurs et les inductances se comportent différemment
des résistances. Lorsque l’on commande une lampe (charge résistive) par l’intermédiaire d’un
interrupteur, on note deux états dans le circuit : lampe allumée ou lampe éteinte. Dans les circuits
capacitifs et inductifs, on observe des états transitoires à la mise en fonction et à l’arrêt du circuit.
Dans ce chapitre, vous apprendrez à analyser le comportement des circuits capacitifs et inductifs
à courant continu. Vous vous familiarisez du même coup avec les courbes de charge et de décharge des
circuits capacitifs de même qu’avec les courbes d’établissement du courant des circuits inductifs.
;aeslgjh jgbj
gbjg sg hhhf hjkoop;y
gbjgbbs hhfhhjkoo p ;y
gjhlkj j
;aesl
;aeslgjhlkjg gbjgbbs gh fhhj
koop;y
bjgbbsghh hjkoop;y dpi
gj gbjg
;aesl
6.1
;aeslgjhlk bjgbjgb hhfhhj koo
p;y
;aeslgj gbjgbj bsghh hfhh op;y
;aeslgjhlkj jgbbsghh hfhhjko op;y
; a es
h
hlkjgbj bbsg h hjkoop;y dpi
j jgbjgbj bbsghhhf hhjkoop;y
;aeslg
CIRCUITS RC
Charge d’un condensateur
Voyons comment se comporte un condensateur branché à une source de tension.
Vous avez appris, dans le chapitre 2, que les
condensateurs sont des dispositifs spécialement
construits pour accumuler de l’énergie électrique sous forme de charge. Cette propriété
d’accumulation de l’énergie électrique, que l’on
appelle la capacité, a pour effet de s’opposer à
toute variation de la tension électrique dans le
circuit.
Transfert de charge
Si l’on branche deux plaques métalliques
séparées par un diélectrique à une source de
courant continu, les électrons de la plaque reliée
à la borne positive sont transférés à la plaque
branchée à la borne négative jusqu’à ce que la
différence de potentiel entre les plaques soit
égale à la tension de la source. À cet instant, le
courant est nul. Si l’on débranche les plaques de
la source, la tension se maintient entre les plaques en raison de la présence du diélectrique. La
figure 6.2 montre cette situation. Notez qu’on
utilise le sens électronique du courant pour
expliquer le phénomène de transfert des électrons d’une plaque à l’autre.
Dans cette section, vous analyserez le comportement de circuits composés d’une résistance et d’un condensateur branchés en série à
une source d’alimentation à courant continu. Ce
type de circuit, apparaissant à la figure 6.1, est
communément appelé circuit RC.
Figure 6.1
Circuit RC
R
+
-
C
CEMEQ
E
Module 6
(Électricité de construction)
6.1
CHAPITRE 6
Transfert de charge
conducteurs. Toutefois, si l’on branche une résistance en série avec le condensateur, la vitesse
de déplacement des électrons diminue à cause
de l’opposition générée par la résistance. Cela
entraîne un délai avant l’atteinte de la valeur de
la tension de la source aux bornes des plaques.
La figure 6.3 montre cette situation.
Plaques
métalliques
Y
Électrons
Électrons
X
+
Figure 6.3
-
a) Lorsque l'on branche la source, les
électrons de la plaque X sont transférés
à la plaque Y.
X
Électrons
+
-
Y
+
- - -
-
Plaques
Constante de temps
Dans un circuit capacitif (RC), le temps de
réponse est égal au produit de la résistance et de
la capacité. La constante de temps ( τ ) détermine
le temps nécessaire pour que la tension aux
bornes du condensateur atteigne 63,2 % de la
tension de la source. La constante de temps se
calcule à l’aide de la formule suivante :
τ =R × C
dans laquelle
τ = constante de temps, en secondes (s)
R = résistance, en ohms (Ω)
C = capacité du condensateur, en farads (F)
b) Instantanément, le condensateur se
charge à la tension de la source et le
courant devient nul.
Tension = 50 V
X
Diélectrique
Électrons
50 volts
Y
+
++
++
+
;;
;
;;;
Transfert des électrons à travers une
résistance
Résistance
50 volts
+
++
++
+
CONSTANTES DE TEMPS
- - -
CEMEQ
c) Si l'on débranche le condensateur de
la source, la tension se maintient entre
les plaques.
Voici un exemple d’application de cette formule.
Le transfert des électrons dans la situation
précédente s’exécute presque instantanément,
car le déplacement des électrons n’est soumis
qu’à une très faible résistance, soit celle des
6.2
(Électricité de construction)
Module 6
CEMEQ
Figure 6.2
LES