Courants alternatifs

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Posted by: entropik

Bonsoir,
Lors de mes labos de physique, il m'a été demandé de monter un circuit R-R composé du générateur de courant alternatif, d'une première résistance entre les points A et B et d'une deuxième différente entre B et C. Puis j'ai dû vérifier à l'oscilloscope que les signaux entre AC et BC sont en phase. Jusque là pas difficile mais l'ingénieur qui nous assistait n'a pas su expliquer pourquoi.

La plus perturbante était l'étape suivante; il fallait déplacer la terre de l'oscillo de C en B et comparer les signaux en A et C et expliquer pourquoi ils sont en opposition de phase. Mais lorsque l'on a exécuté la manipulation le canal de l'oscillo correspondant au signal en C n'affichait qu'une simple droite horizontale. On nous a dit d'aller brancher un découpleur sur le générateur de préférence mais ça avait l'air possible sur l'oscillo. L'assistant n'est pas parvenu à m'expliquer le rôle de ce découpleur ni pourquoi il était nécessaire pour observer l'opposition de phase. Pourrait-on m'éclairer là-dessus?
Merci d'avance


Posted by: anima

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Posté par entropik
Bonsoir,
Lors de mes labos de physique, il m'a été demandé de monter un circuit R-R composé du générateur de courant alternatif, d'une première résistance entre les points A et B et d'une deuxième différente entre B et C. Puis j'ai dû vérifier à l'oscilloscope que les signaux entre AC et BC sont en phase. Jusque là pas difficile mais l'ingénieur qui nous assistait n'a pas su expliquer pourquoi.

Je peux t'expliquer ceci facilement: une résistance est un composant Ohmique a impédance réelle. Si tu veux un raisonnement bon enfant, une résistance, ce n'est qu'un cable a haute résistivité électrique. Tout ce que ca fait, c'est "d'étirer" la chaine électronique - et donc de baisser la différence de potentiel.
La raison un peu plus complexe: soit un signal oscillant. On peut exprimer ce signal sous la forme d'un complexe V= Ae^{i(\theta+\phi). Prenons \phi = 0, comme le signal source n'a généralement pas de différence de phase, vu qu'il génere le signal.
Sais-tu ce qui arrive a l'intensité? En phase avec le voltage. Te souviens-tu de la loi d'Ohm? U=RI. Et...miracle, c'est vrai aussi en substituant les complexes associés, avec R l'impédance. Empiriquement, si U et I sont en phase, alors R doit etre réel pur.

L'explication n'est pas tres convaincante vu qu'en général, la preuve est faite empiriquement: on voit que le signal reste phasé, et donc on en déduit qu'une résistance a une impédance réelle. Si tu veux une preuve plus terre-a-terre que ce que je viens de te dire, rappelle-toi du fait qu'un cable ne génere pas de difference de phase. Et pourtant, ce cable a bel et bien une résistance interne!

Citation:
La plus perturbante était l'étape suivante; il fallait déplacer la terre de l'oscillo de C en B et comparer les signaux en A et C et expliquer pourquoi ils sont en opposition de phase. Mais lorsque l'on a exécuté la manipulation le canal de l'oscillo correspondant au signal en C n'affichait qu'une simple droite horizontale. On nous a dit d'aller brancher un découpleur sur le générateur de préférence mais ça avait l'air possible sur l'oscillo. L'assistant n'est pas parvenu à m'expliquer le rôle de ce découpleur ni pourquoi il était nécessaire pour observer l'opposition de phase. Pourrait-on m'éclairer là-dessus?
Merci d'avance

Franchement, je n'ai jamais utilisé de découpleur en électronique. Cependant, j'ai mon idée sur l'opposition de phase. Tu mesurais le voltage, non? Donc, si tu prends ta référence (terre) en plein milieu du circuit, le voltage sera plus bas apres ce point, et donc apparaitra en négatif sur l'oscilloscope. Ca vient de la, c'est tout.


Posted by: entropik

Merci pour ton éclairage anima. Si j'ai bien compris je peux dire en gros que la réponse à ma première question réside dans la généralisation de la loi d'Ohm. Mais à vrai dire je ne comprend déjà pas très bien pourquoi et comment est utilisé le formalisme complexe dans les courants alternatifs. J'ai bien les équations dans mon cours mais je ne parviens pas à comprendre à quoi correspond la partie imaginaire.

Pour la deuxième question tu dis que le voltage sera plus bas après le point B mais par quel côté du circuit doit on partir vu que le sens du courant alterne?
Il me semble que pour que le courant change il faut que les bornes du générateur changent de signe donc les points A et C devraient être au même potentiel. Pourtant sans découpleur il n'y plus de tension entre B et C donc c'est que le courant a bien un sens de A vers C. Mais un courant alternatif qui a un sens, ça ne colle pas, comment définir un courant alternatif alors?
Et je ne parviens pas à saisir par quel principe l'alternatif permet d'obtenir une puissance plus élevée que le continu à des tensions moindres.


Posted by: anima

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Posté par entropik
Merci pour ton éclairage anima. Si j'ai bien compris je peux dire en gros que la réponse à ma première question réside dans la généralisation de la loi d'Ohm. Mais à vrai dire je ne comprend déjà pas très bien pourquoi et comment est utilisé le formalisme complexe dans les courants alternatifs. J'ai bien les équations dans mon cours mais je ne parviens pas à comprendre à quoi correspond la partie imaginaire.

Il n'y a pas de partie imaginaire, on ne la considere pas. En vérité, elle existe, et elle est liée au déplacement des charges. Cependant, en éléctronique, ca ne sert (presque) a rien.

Citation:
Pour la deuxième question tu dis que le voltage sera plus bas après le point B mais par quel côté du circuit doit on partir vu que le sens du courant alterne?

Le sens du courant alterne. Donc, le voltage "zéro" (terre) enregistré par l'oscilloscope change aussi. Si tu veux un schéma, décompose le tout en 2:
- Un circuit avec 2 résistances RA et RB. La terre de l'oscillo est placée entre RA et RB. G (générateur alternative) génere un courant alternatif V(t) e^{i\alpha t}.
Tres logiquement, si U=RI, U_{RA} = R_A \times I(t). Le point de terre a comme voltage (par rapport a la fin du circuit) V-U_{RA}. Donc, si tu mesures du point B a la terre (en allant en sens inverse du circuit), tu obtiens V_2 = U_{RA}-V (en négligeant toute résistance interne et en utilisant le fait que la somme de toutes les différences de potentiels de tous les composants non-générateurs est égal a la somme des différences de potentiels de tous les générateurs en série - conservation d'énergie).
Ca ne te semble pas aller en antiphase?


Posted by: entropik

Merci je comprend mieux. Mais reste que j'aimerais bien comprendre comment fonctionne un découpleur


Posted by: anima

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Posté par entropik
Merci je comprend mieux. Mais reste que j'aimerais bien comprendre comment fonctionne un découpleur

N'ayant jamais utilisé de découpleur, je ne peux pas t'aider sur ce sujet.










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