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