elect-Reg-sinus-force

Lycée Clemenceau
PCSI 1 - Physique
Lycée
Clemenceau
PCSI 1 (O.Granier)
Olivier GRANIER
Régime sinusoïdal forcé
Impédances – Lois
fondamentales - Puissance

Lycée Clemenceau
PCSI 1 - Physique
Intérêt des courants sinusoïdaux :
Exemple de tensions sinusoïdales : tension du secteur (50 Hz – 220 V) – Les
lignes à haute tension – L’émission et la réception des signaux de radio et de
télévision font intervenir des courants qui varient sinusoïdalement dans le temps,
….
Olivier GRANIER
Analyse de Fourier : elle montre que toute tension périodique est une somme de
fonctions sinusoïdales ; ainsi, si on sait comment réagit un circuit à une
excitation sinusoïdale, alors on connaîtra (par superposition) la réponse de ce
circuit à n’importe quelle tension périodique.
Simulation Java sur l’analyse de Fourier :
Simulation Synchronie sur l’analyse de Fourier :

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PCSI 1 - Physique
Equation différentielle du circuit (RLC) :
i
e(t) RuR
L
uL
)(
1teq
C
Ri
dt
di
Luuu
CRL
=++=++
t
E
t
E
t
e
eff
m
ω
ω
cos
2
cos
)
(
=
=
Notations :
Olivier GRANIER
q
C
uC
t
E
t
E
t
e
eff
m
ω
ω
cos
2
cos
)
(
=
=
)cos(2)cos()( ϕωϕω +=+= tItIti
effm
L’intensité i(t) possède (une fois le régime transitoire
disparu) la même pulsation que l’excitation (le GBF) :
Résolution numérique de l’équation :
tEu
dt
du
dt
ud
mC
CC
ωωωσω cos2
2
0
2
00
2
2
=++
Avec Regressi :
Avec Maple :

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i
e(t)
RuR
L
uL
)cos(2)cos()( ϕωϕω +=+= tItIti
effm
ϕest le déphasage de i(t) par rapport à
la tension excitatrice e(t) du GBF :
Olivier GRANIER
q
C
uC
e(t)
ϕ
ϕ ϕ
ϕ > 0 : i(t) est en avance sur e(t)
ϕ
ϕ ϕ
ϕ < 0 : i(t) est en retard sur e(t)
Animation Cabri (déphasage)
Animation Cabri
(somme de 2 tensions)
Animation Regressi (déphasage
et somme de deux tensions)

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Quelques rappels sur les nombres complexes :
=
=
=
+=+==
−=+=
b
b
et
a
jeetbazavecezz
jjbaz
jj
θ
θ
θ
θθ
θθ
tan
sin
cos
sincos
)1(
22
2
Olivier GRANIER
=
+
=
+
=
a
b
ba
b
et
ba
a
θ
θ
θ
tan
sin
cos
2222
Le nombre complexe j joue le rôle de i, afin de ne pas confondre avec l’intensité i.
12
1
2
1
2
2211
;; 21
θθθ
θ
θθ
−==
====
et
z
z
z
ez
z
z
zezzezz
j
jj