Construction d'un circuit résonant LC : Inductance, condensateur et aperçus pratiques

Pièces et Matériaux

• Oscilloscope (compatible haute tension)
• Condensateurs non polarisés (0,1 µF–10 µF)
• Transformateur abaisseur (120 V / 6 V) – utilisez un seul enroulement comme inductance
• Résistances 10 kΩ
• Pile 6 V

Le transformateur fonctionne uniquement comme une inductance ; laissez l'enroulement inutilisé ouvert. Si un choke dédié est disponible, il peut remplacer le transformateur, mais les chokes sont moins courants dans les kits de loisirs.

Références Croisées

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, chapitre 6 : « Résonance »

Objectifs d'Apprentissage

• Construire un circuit résonant LC (circuit « tank »)
• Comprendre comment la valeur du condensateur influence la fréquence de résonance
• Apprendre à introduire l'antirésonance (amortissement) dans le circuit

Schéma Électrique

Illustration

Instructions

Connectez une inductance et un condensateur en parallèle. Énergisez brièvement le réseau avec une source DC (pile). L'énergie stockée oscille entre le champ électrique du condensateur et le champ magnétique de l'inductance, produisant des oscillations amorties. Observez la forme d'onde sur un oscilloscope câblé aux bornes du circuit tank.

Note de Sécurité : Évitez d'utiliser un PC ou une carte son comme oscilloscope. Le retour inductif peut générer des tensions qui endommagent facilement les entrées audio sensibles.

La fréquence naturelle (de résonance) d'un circuit tank est donnée par :

Pour de nombreux petits transformateurs de puissance, l'inductance de l'enroulement primaire est d'environ 1 H ; utilisez cela comme point de départ pour estimer la fréquence d'oscillation. Les inductances à facteur de qualité Q élevé soutiendront les oscillations plus longtemps.

Expérimentez en variant la valeur du condensateur. Enregistrez les décalages de fréquence et les temps de décroissance résultants. Avec une capacitance connue (d'un multimètre) et une fréquence de résonance mesurée (de l'oscilloscope), vous pouvez réarranger la formule pour résoudre l'inductance :

$$L = \frac{1}{(2\pi f)^2 C}$$

L'ajout de résistance intentionnelle — soit en série, soit en parallèle — introduit l'antirésonance, amortissant les oscillations de manière similaire à l'amortisseur d'une voiture.

Simulation Informatique

Le schéma inclut une résistance parasite (R_stray) pour imiter les pertes réelles. La diminution de R_stray prolonge la décroissance, tandis que sa suppression entraîne une oscillation perpétuelle.

Netlist pour Simulation SPICE

circuit tank avec pertes
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

Fiches Connexes

• Fiche de travail : Résonance
• Fiche de travail : Circuits de filtres passifs
• Fiche de travail : Circuits oscillateurs