📘 Fiche de cours
L'essentiel du cours
Dans un circuit RLC série soumis à une tension sinusoïdale $u(t) = U_m \cos(2\pi Nt + \varphi)$, le régime permanent est sinusoïdal de même fréquence $N$ que le générateur.
- L'impédance du circuit : $Z = \sqrt{R^2 + (L\omega - \frac{1}{C\omega})^2}$ avec $\omega = 2\pi N$.
- L'intensité efficace : $I = \frac{U}{Z}$.
- Déphasage : $\tan \varphi = \frac{L\omega - \frac{1}{C\omega}}{R}$.
- Résonance d'intensité : Elle a lieu quand $Z$ est minimale ($Z=R$), soit $L\omega_0 - \frac{1}{C\omega_0} = 0$, d'où $N_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$. À la résonance, $I_{max} = \frac{U}{R}$ et $u$ et $i$ sont en phase ($\varphi = 0$).
Méthodes à maîtriser
- Construction de Fresnel : Représenter les vecteurs de Fresnel associés aux tensions $u_R, u_L, u_C$ pour déterminer graphiquement $U$ ou $\varphi$.
- Calcul de la bande passante : Déterminer $N_1$ et $N_2$ tels que $I = \frac{I_{max}}{\sqrt{2}}$. La largeur est $\Delta N = N_2 - N_1 = \frac{R}{2\pi L}$.
- Facteur de qualité : $Q = \frac{N_0}{\Delta N} = \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$.
Exemples corrigés
Exemple : Soit $L=0,1$ H, $C=10$ µF, $R=20$ $\Omega$.
- $N_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{0,1 \times 10^{-5}}} \approx 159$ Hz.
- Si $N = N_0$, $Z = R = 20$ $\Omega$. Si $U=10$ V, alors $I = 0,5$ A.
Erreurs fréquentes
- Confondre la résonance d'intensité (toujours possible en RLC série) et la résonance de tension (aux bornes de L ou C, qui nécessite $R < \sqrt{L/C}$).
- Oublier de convertir les unités (mH en H, µF en F) avant le calcul.
- Utiliser la valeur efficace au lieu de la valeur maximale dans les formules de Fresnel.