Circuit "réservoir" Inductance-Condensateur

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Oscilloscope
• Assortiment de condensateurs non polarisés (0,1 µF à 10 µF)
• Transformateur de puissance abaisseur (120 V/6 V)
• Résistances 10 kΩ
• Batterie six volts

Le transformateur de puissance est utilisé simplement comme une inductance, avec un seul enroulement connecté. L'enroulement inutilisé doit être laissé ouvert. Un simple noyau de fer, un inducteur à enroulement unique (parfois connu sous le nom de starter ) peuvent également être utilisés, mais de telles inductances sont plus difficiles à obtenir que les transformateurs de puissance.

REFERENCES CROISEES

Leçons En Circuits Électriques , Tome 2, chapitre 6 :« Résonance »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Pour apprendre à construire un circuit résonant
• Pour déterminer les effets de la taille du condensateur sur la fréquence de résonance
• Pour apprendre à produire de l'antirésonance

SCHÉMA SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

Si un inducteur et un condensateur sont connectés en parallèle l'un à l'autre, puis brièvement alimentés par une connexion à une source de tension continue, des oscillations se produiront lors de l'échange d'énergie du condensateur vers l'inducteur et vice versa. Ces oscillations peuvent être visualisées avec un oscilloscope connecté en parallèle avec le circuit inducteur/condensateur. Les circuits d'inductance/condensateur parallèles sont communément appelés circuits de réservoir .

Remarque importante : Je recommande contre utiliser un PC/carte son comme oscilloscope pour cette expérience car des tensions très élevées peuvent être générées par l'inducteur lorsque la batterie est déconnectée (inductif « kickback »). Ces hautes tensions endommageront sûrement l'entrée de la carte son, et peut-être aussi d'autres parties de l'ordinateur.

La fréquence naturelle d'un circuit de réservoir, appelée fréquence de résonance , est déterminé par la taille de l'inducteur et la taille du condensateur, selon l'équation suivante :

De nombreux petits transformateurs de puissance ont des inductances d'enroulement primaire (120 volts) d'environ 1 H. Utilisez ce chiffre comme estimation approximative de l'inductance de votre circuit pour calculer la fréquence d'oscillation attendue.

Idéalement, les oscillations produites par un circuit réservoir se poursuivent indéfiniment. De manière réaliste, les oscillations diminueront en amplitude au cours de plusieurs cycles en raison des pertes résistives et magnétiques de l'inducteur. Les inducteurs avec une cote « Q » élevée produiront, bien sûr, des oscillations plus durables que les inducteurs à faible Q.

Essayez de changer les valeurs des condensateurs et notez l'effet sur la fréquence d'oscillation. Vous remarquerez peut-être également des changements dans la durée des oscillations, en raison de la taille du condensateur. Puisque vous savez comment calculer la fréquence de résonance à partir de l'inductance et de la capacité, pouvez-vous trouver un moyen de calculer l'inductance de l'inductance à partir des valeurs connues de la capacité du circuit (telle que mesurée par un capacimètre) et de la fréquence de résonance (telle que mesurée par un oscilloscope) ?

La résistance peut être intentionnellement ajoutée au circuit, soit en série, soit en parallèle, dans le but exprès d'amortir les oscillations. Cet effet de résistance amortissant l'oscillation du circuit du réservoir est connu sous le nom d'antirésonance . C'est analogue à l'action d'un amortisseur pour amortir le rebond d'une voiture après avoir heurté une bosse sur la route.

SIMULATION INFORMATIQUE

Schéma avec les numéros de nœud SPICE :

R_errant est placé dans le circuit pour amortir les oscillations et produire une simulation plus réaliste. Un R_errant inférieur La valeur provoque des oscillations de plus longue durée car moins d'énergie est dissipée. L'élimination de cette résistance du circuit entraîne une oscillation sans fin.

Netlist (créer un fichier texte contenant le texte suivant, textuellement) :

circuit de réservoir avec perte l1 1 0 1 ic=0 rstray 1 2 1000 c1 2 0 0.1u ic=6 .tran 0.1m 20m uic .plot tran v(1,0) .end 

FEUILLE DE TRAVAIL CONNEXE :

• Fiche de travail sur la résonance
• Fiche de travail sur les circuits de filtrage passif
• Fiche de travail sur les circuits d'oscillateur