Oscillations électriques et circuit RLC — Physique-Chimie Terminale D

Terminale Physique-Chimie Oscillations électriques, circuit RLC et lentilles minces

Oscillations électriques et circuit RLC — Terminale D

Quand on associe une bobine d'inductance L et un condensateur de capacité C, l'énergie passe sans cesse de l'un à l'autre : c'est un oscillateur électrique. Ce phénomène est à la base des circuits d'accord d'une radio, comme celles que l'on écoute à Antananarivo. Une résistance R, toujours présente dans les fils, freine peu à peu ces oscillations.

Circuit RLC série libre : circuit formé d'une bobine (L), d'un condensateur (C) et d'une résistance (R), abandonné à lui-même après avoir chargé le condensateur. L'énergie oscille entre la bobine et le condensateur.
Exemple

Ravo, au lycée d'Antsirabe, charge un condensateur de capacité C = 1 µF sous 6 V, puis le relie à une bobine d'inductance L = 0,1 H. La tension aux bornes du condensateur n'est pas constante : elle oscille en s'amortissant doucement à cause de la résistance des fils.

tuU0pseudo-periode T

Tension aux bornes du condensateur : régime pseudo-périodique amorti.

À retenir

  1. Dans un circuit LC idéal (R = 0), les oscillations sont sinusoïdales de période propre T0 = 2π√(LC).
  2. La résistance R provoque un amortissement : la tension oscille tout en diminuant (régime pseudo-périodique).
  3. Si R est trop grande, il n'y a plus d'oscillation : c'est le régime apériodique.
  4. L'énergie totale passe en permanence du condensateur (énergie électrique) à la bobine (énergie magnétique).

Exercice d'exemple

Exercice : Un circuit LC comporte une bobine L = 0,1 H et un condensateur C = 1 µF. Calcule la période propre T0 des oscillations (prendre π ≈ 3,14).
Voir la correction

T0 = 2π√(LC) = 2 × 3,14 × √(0,1 × 1×10-6) = 6,28 × √(1×10-7). Or √(1×10-7) ≈ 3,16×10-4 s. Donc T0 ≈ 6,28 × 3,16×10-4 ≈ 2,0×10-3 s, soit environ 2 ms.

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