Pourquoi l'impédance...

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Posted by: pouik

Bonsoir,
Voilà dans un DM ils me demandent quels phénomènes physiques empêchent l'impédance de prendre des valeurs nulle ou infinie ? et à vrai dire je ne sais pas quoi répondre.

Pour la première je songerai à la supraconductivité mais je ne suis pas sur !


Posted by: Dominique Lefebvre

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Posté par pouik
Bonsoir,
Voilà dans un DM ils me demandent quels phénomènes physiques empêchent l'impédance de prendre des valeurs nulle ou infinie ? et à vrai dire je ne sais pas quoi répondre.

Pour la première je songerai à la supraconductivité mais je ne suis pas sur !


Et si tu repartais de la définition de l'impédance!


Posted by: pouik

Mais ce que je ne comprends pas c'est en quoi une expression numérique va me donner le nom du phénomène ??

PS : C'est juste une question, n'y voyez aucune forme d'arrogance ou autre...


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par pouik
Mais ce que je ne comprends pas c'est en quoi une expression numérique va me donner le nom du phénomène ??

PS : C'est juste une question, n'y voyez aucune forme d'arrogance ou autre...


Mais l'impédance n'est pas une expression numérique! Confondrais-tu le phénomène de sa modélisation mathématique? Qu'appelles-tu "impédance" ?


Posted by: pouik

l'impédance c'est une réistance un peu plus générale (partie réelle + partie imaginaire).


Posted by: Dominique Lefebvre

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Posté par pouik
l'impédance c'est une réistance un peu plus générale (partie réelle + partie imaginaire).


C'est tout ce que tu as retenu de l'impédance! T'aurais-t-il échappé que l'impédance dépend de la fréquence alors que la résistance n'en dépend pas, par exemple! Que l'impédance, coefficient complexe de proportionnalité entre la tension et le courant dans un circuit quelconque de conducteurs réels, est la version "réelle" de cet objet idéal que l'on nomme "résistance"(si l'on parle de circuit électrique bien sur!). Une résistance, au sens de la loi d'Ohm, n'existe pas dans les circuits réels. Dans certains cas idéals seulement, on approche l'impédance par la résistance!

C'est désolant de voir des élèves n'aborder la physique que par son aspect calculatoire...

Alors évidement pour répondre à la question posée "quels sont les phénomènes physiques qui empêchent que l'impédance soit nulle ou infinie", ça n'aide pas trop de savoir que l'impédance serait une résistance avec une partie réelle et imaginaire!

Bon, après ce coup de gueule plus orienté vers tes profs que toi même, voyons comment résoudre cette question:
il s'agit d'abord de définir l'impédance et surtout de se situer dans le contexte: de quoi parles-tu? d'électricité, d'optique, d'acoustique?

Selon le contexte, exprimer l'impédance en fonction de sa signification et enfin lister les cas où elle pourrait être infinie (que signifie une impédance infinie) ou nulle (c'est quoi une impédance nulle?).


Posted by: pouik

Bonjour,
Don c'est en électricité :
- impédance infinie = plus de courant ne circule.
- impédance nulle = aucune réistance, pas de perte par effet Joule (d'où la supraconductivité suggérée).


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par pouik
Bonjour,
Don c'est en électricité :
- impédance infinie = plus de courant ne circule.
- impédance nulle = aucune réistance, pas de perte par effet Joule (d'où la supraconductivité suggérée).


Ce n'est pas si simple!

Quand tu dis impédance infinie, est-ce pour tout le domaine fréquenciel?

La supraconductivité est un phénomène physique qui n'a rien à voir avec l'impédance. Une impédance nulle serait constatée dans un conducteur parfait, quelque que soit la fréquence du signal injecté.

Bon tout ça, c'est de la théorie! En pratique, dans un circuit standrad R, L ou C, on admet que:

quand oméga tend vers 0, un condesateur présente une impédance infinie et une inductance une impédance null. Sais-tu pourquoi?
quand oméga tend vers l'infini, un condensateur présente une impédance nulle et une inductance présente une impédance infinie:pourquoi?

pour trouver tes réponses, revient aux équations de base (je ne sais pas en classe tu es. Si tu es en prépa, reviens à Maxwell...)


Posted by: pouik

je suis en MPSI.
Sinon ca vient de l'expression de leur impédance :
Z_L = jL\omega
Z_C = \frac{1}{jC\omega}


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par pouik
je suis en MPSI.
Sinon ca vient de l'expression de leur impédance :
Z_L = jL\omega
Z_C = \frac{1}{jC\omega}


OK, mais là tu me cites des formules, pas les phénomènes physiques qui sont en cause... Or c'est ce qu'on te demande, il me semble...


Posted by: pouik

Je répondais aux questions suivantes :
Citation:
Posté par Dominique Lefebvre
quand oméga tend vers 0, un condesateur présente une impédance infinie et une inductance une impédance null. Sais-tu pourquoi?
quand oméga tend vers l'infini, un condensateur présente une impédance nulle et une inductance présente une impédance infinie:pourquoi?



Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par pouik
Je répondais aux questions suivantes :


J'avais bien compris! Et tu réponds par des formules, alors qu'on te parle de phénomènes physiques! Il te faut expliquer pourquoi une capacité possède une impédance infinie en courant continue, par exemple! Ou qu'une inductance présente une impédance infinie lorsque oméga tend vers l'infinie.

Tu fais de la physique, pas des maths!


Posted by: pouik

oui donc c'est bien ce que je pensais. On est comme au Monopoly : retour à la case depart.
Je ne connais aucun nom de phénomène du genre !


Posted by: Dominique Lefebvre

Citation:
Posté par pouik
oui donc c'est bien ce que je pensais. On est comme au Monopoly : retour à la case depart.
Je ne connais aucun nom de phénomène du genre !


Mais si tu en connais! prenons le cas d'un condensateur (ou d'une capacité, comme tu veux).

Examinons le cas où son impédance est infinie, c'est à dire en courant continue. Pourquoi un courant dont la fréquence sera nulle ne passerait pas, laors qu'un courant de fréquence 100 Mhz passerait. Pour être plus précis, pourquoi en BF une capa joue le rôle de coupe-circuit alors qu'en HF elle est court-circuit? Soit doit bien t'évoquer quelques souvenirs, non!


Posted by: pouik

ah non vraiment rien désolé


Posted by: Dominique Lefebvre

Bon, je vais essayer de te décrire la signification physique de l'impédance, dans le cas d'un condensateur, en espérant que je ne vais pas me mêler les pinceaux!

D'abord, j'appelle "impédance" un coefficient qui relie la tension aux bornes d'un dipôle à l'intensité du courant qui circule dans le dipôle. En continu, c'est la résistance (U = RI). Jusque là pas de pb.

En continu, lorsque tu appliques une tension U à un condensateur vide de toute charges, les charges s'accumulent sur les deux armatures. En s'accumulant, elles empêchent les charges qui arrivent de s'accumuler (voir ton cours d'électrostatique). Un équilibre s'établit et le courant ne circule plus. L'équilibre est atteint lorsque le potentiel V = Q/C est égal à celui de la pile ou du générateur. A ce moment, il n'y a plus de variation de potentiel dV =(1/C)dQ et comme dI= dQ/dt, plus de variation de courant. En continu, le courant circulant dans un condensateur est nul et son impédance à l'équilibre est infinie.

Pour le courant alternatif, c'est plus compliqué! Regardons ce qui se passe pour chaque domaine de phase d'une sinusoïde:

0-90° : les charges s'accumulent sur les armatures jusqu'à l'équilibre du potentiel (comme en continu) ou jusqu'à ce que la phase passe au delà de 90°.
90°-180° : la tension diminue jusqu'à 0 (dV/dt < 0) et le condensateur se décharge.Le courant i < 0 et augment en valeur absolue.
180° - 270° : la tension est négative et croit en valuer absolue. Les armatures acquièrent des charges de sens opposé; ce qui tend à réduire le courant.
270° - 360° : la tension diminue en valeur absolue pour s'annuler, le courant redevient positif.

Si tu extrapole ce mécanisme en augmentant la fréquence, tu commences à voir que le courant passe de mieux en mieux!

Ce qui s'oppose au passage du courant dans un condensateur, c'est l'augmentation de la tension aux bornes du condensateur, due à l'accumulation des charges. Plus la fréquence est élevée, moins les charges ont de temps pour s'accumuler sur les armatures pour ainsi géner la circulation du courant!

Plus la fréquence augmente, plus la pente de la courbe de V est grande, et donc dQ et pour finir I.

Je ne sais pas si c'est très clair, mais voilà les phénomènes physiques qui font que l'impédance d'un condensateur varie de façon inversement proportionnelle à la fréquence.


Posted by: pouik

Je crois avoir compris (bien que je n'ai pas encore traité l'électrostatique), mais je ne vois pas vraiment en quoi cela m'aide à répondre à la question initiale !!


Posted by: Dominique Lefebvre

La question initiale est "quels phénomènes physiques empêchent l'impédance de prendre des valeurs nulle ou infinie". Il faut d'abord comprendre ce qu'est l'impédance pour répondre à cette question pas seulement avec des formules...

Maintenant que tu vois ce que peut être une impédance, dis toi qu'aucun modèle ne correspond à la réalité. Une capacité parfaite n'existe pas: elle présente un courant de fuite (dans l'exemple de la capacité). Donc même en courant continue, l'impédance n'est pas infinie.

De même pour une inductance réelle, elle présente toujours une résistance et une capacité parasite. Ce qui fait que l'impédance n'est jamais nulle en courant continue, ni infinie en HF.

En pratique (par exemple dans les logiciels de CAO) on utilise des modèles de composants réels, qui ne présentent jamais d'impédance nulle ou infinie!










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