📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Un circuit RLC série est constitué d'un condensateur de capacité $C$, d'une bobine d'inductance $L$ et de résistance $r$, et d'un conducteur ohmique de résistance $R$. La résistance totale est $R_T = R + r$.
- Équation différentielle : D'après la loi d'additivité des tensions ($u_C + u_L + u_R = 0$) : $$LC \frac{d^2u_C}{dt^2} + (R+r)C \frac{du_C}{dt} + u_C = 0$$
- Régimes d'oscillations :
- Périodique : Si $R_T = 0$ (circuit LC idéal), $T_0 = 2\pi\sqrt{LC}$.
- Pseudo-périodique : Si $R_T$ est faible, les oscillations s'amortissent. $T \approx T_0$.
- Apériodique : Si $R_T$ est élevée, pas d'oscillations.
- Énergie totale : $E_e + E_m = \frac{1}{2}Cu_C^2 + \frac{1}{2}Li^2$. Elle diminue au cours du temps par effet Joule.
Méthodes à maîtriser
- Établir l'équation différentielle en utilisant $i = \frac{dq}{dt} = C\frac{du_C}{dt}$.
- Déterminer graphiquement la pseudo-période $T$ (intervalle entre deux maxima successifs).
- Calculer la perte d'énergie entre deux instants $t_1$ et $t_2$ : $\Delta E = E(t_2) - E(t_1)$.
Exemples corrigés
- Calcul de $L$ : Si $T_0 = 10$ ms et $C = 10$ µF, alors $L = \frac{T_0^2}{4\pi^2 C} = \frac{(10^{-2})^2}{4\pi^2 \cdot 10^{-5}} \approx 2,5$ H.
- Énergie : À $t=0$, $u_C = U_{max}$, $E = \frac{1}{2}CU_{max}^2$.
Erreurs fréquentes
- Oublier la résistance interne $r$ de la bobine dans le calcul de $R_T$.
- Confondre la période propre $T_0$ avec la pseudo-période $T$ (bien que proches).
- Utiliser $u_L = L \frac{di}{dt}$ au lieu de $u_L = L \frac{di}{dt} + ri$ pour une bobine réelle.