Réponse transitoire de l'inducteur
Les inductances ont les caractéristiques exactement opposées des condensateurs. Alors que les condensateurs stockent l'énergie dans un électrique champ (produit par la tension entre deux plaques), les inducteurs stockent l'énergie dans un magnétique champ (produit par le courant à travers le fil). Ainsi, alors que l'énergie stockée dans un condensateur essaie de maintenir une tension constante à ses bornes, l'énergie stockée dans un inducteur essaie de maintenir un courant constant à travers ses enroulements.
Pour cette raison, les inductances s'opposent aux changements de courant et agissent précisément à l'opposé des condensateurs, qui s'opposent aux changements de tension. Un inducteur complètement déchargé (pas de champ magnétique), traversant un courant nul, agira initialement comme un circuit ouvert lorsqu'il est connecté à une source de tension (car il essaie de maintenir un courant nul), faisant chuter la tension maximale sur ses fils.
Au fil du temps, le courant de l'inducteur augmente jusqu'à la valeur maximale autorisée par le circuit et la tension aux bornes diminue en conséquence. Une fois que la tension aux bornes de l'inducteur a diminué au minimum (zéro pour un inducteur « parfait »), le courant restera à un niveau maximum, et il se comportera essentiellement comme un court-circuit.
Lorsque l'interrupteur est fermé pour la première fois, la tension aux bornes de l'inductance passe immédiatement à la tension de la batterie (agissant comme s'il s'agissait d'un circuit ouvert) et diminue jusqu'à zéro au fil du temps (agissant finalement comme s'il s'agissait d'un court-circuit). La tension aux bornes de l'inductance est déterminée en calculant la chute de tension sur R, compte tenu du courant traversant l'inductance, et en soustrayant cette valeur de tension de la batterie pour voir ce qui reste.
Lorsque l'interrupteur est fermé pour la première fois, le courant est nul, puis il augmente avec le temps jusqu'à ce qu'il soit égal à la tension de la batterie divisée par la résistance série de 1 Ω. Ce comportement est précisément opposé à celui du circuit résistance-condensateur série, où le courant a commencé à un maximum et la tension du condensateur à zéro. Voyons comment cela fonctionne en utilisant des valeurs réelles :
Tout comme avec le circuit RC, l'approche de la tension de l'inducteur à 0 volt et l'approche du courant à 15 ampères au fil du temps est asymptotique . À toutes fins utiles, cependant, nous pouvons dire que la tension de l'inducteur finira par atteindre 0 volt et que le courant finira par atteindre le maximum de 15 ampères.
Encore une fois, nous pouvons utiliser le programme d'analyse de circuit SPICE pour tracer cette décroissance asymptotique de la tension d'inductance et l'accumulation du courant d'inductance sous une forme plus graphique (le courant d'inductance est tracé en termes de chute de tension à travers la résistance, en utilisant la résistance comme shunt pour mesurer le courant) :
Remarquez comment la tension diminue (à gauche du tracé) très rapidement au début, puis diminue progressivement avec le temps. Le courant change également très rapidement au début, puis se stabilise avec le temps, mais il se rapproche du maximum (à droite de l'échelle) tandis que la tension se rapproche du minimum.
AVIS :
- Un inducteur entièrement «déchargé» (aucun courant le traversant) agit initialement comme un circuit ouvert (chute de tension sans courant) lorsqu'il est confronté à une application soudaine de tension. Après avoir « rechargé » complètement jusqu'au niveau de courant final, il agit comme un court-circuit (courant sans chute de tension).
- Dans un circuit de « charge » résistance-inductance, le courant de l'inductance passe de rien à sa valeur maximale tandis que la tension passe du maximum à zéro, les deux variables changeant le plus rapidement au début, approchant leurs valeurs finales de plus en plus lentement au fil du temps.
FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :
- Feuille de travail sur les circuits à temps constant
- Feuille de travail sur les calculs des constantes de temps
Technologie industrielle