📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
- La bobine : Composée d'un fil conducteur enroulé, elle est caractérisée par son inductance $L$ (en Henry, H) et sa résistance interne $r$ (en Ohm, $\Omega$).
- Tension aux bornes : $u_L = L \frac{di}{dt} + r \cdot i$. Si la bobine est idéale ($r=0$), alors $u_L = L \frac{di}{dt}$.
- Équation différentielle : Pour un circuit RL série (générateur de tension $E$, résistance $R$, bobine $L, r$), la loi d'additivité des tensions donne : $L \frac{di}{dt} + (R+r)i = E$.
- Solution : $i(t) = \frac{E}{R+r} (1 - e^{-\frac{t}{\tau}})$.
- Constante de temps : $\tau = \frac{L}{R+r}$. Elle caractérise la durée du régime transitoire ($\approx 5\tau$).
- Énergie magnétique : $E_m = \frac{1}{2} L i^2$.
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle : Appliquer la loi d'additivité des tensions, exprimer $u_L$ et $u_R$, puis remplacer $i$ par sa dérivée si nécessaire.
- Déterminer $\tau$ graphiquement : Utiliser la tangente à l'origine (elle coupe l'asymptote à $t=\tau$) ou la valeur $i(\tau) \approx 0,63 \cdot I_{max}$.
- Calculer $L$ : Utiliser la valeur de $\tau$ et la résistance totale du circuit.
Exemples corrigés
- Calcul de $\tau$ : Si $L = 0,5\text{ H}$ et $R_{tot} = 100\text{ }\Omega$, alors $\tau = \frac{0,5}{100} = 5 \cdot 10^{-3}\text{ s} = 5\text{ ms}$.
- Régime permanent : En régime permanent, $\frac{di}{dt} = 0$, donc $u_L = r \cdot I_0$ et $I_0 = \frac{E}{R+r}$.
Erreurs fréquentes
- Oublier la résistance interne $r$ de la bobine dans le calcul de $\tau$ ou de $I_0$.
- Confondre la tension aux bornes de la bobine $u_L$ avec celle d'une résistance.
- Penser que le courant s'établit instantanément : il est retardé par le phénomène d'auto-induction.