Circuits

RLC en série

R, L et C en série — le condensateur se stabilise à la source

RLC en série — simulation interactive de Circuits. R, L et C en série — le condensateur se stabilise à la source Laboratoire virtuel de physique gratuit dans le navigateur, avec mesures SI en direct et tutoriel guidé.

transitoire RLC en série

R, L et C en série produisent un transitoire amorti vers l'état stationnaire.

L'énergie alterne entre le condensateur et la bobine pendant que la résistance dissipe de l'énergie.

Fréquence de résonance ω₀ = 1/√(LC)
Amortissement par R

Mémoire d'enquête

Planifiez la question avant d'ouvrir le laboratoire

Le brief reprend la page pré-rendue  : question directrice, prédictions concurrentes, rôles des variables, lois directrices, préparation et consignes d’analyse et de prolongement restent visibles et dans cet ordre.

Question de conduite

Un circuit RLC en série combine une résistance, une inductance et un condensateur. La valeur de la résistance détermine si l'approche du circuit vers son état final oscille (sous-amorti) ou non (suramorti). Une résistance plus grande rend-elle l'oscillation plus ou moins probable ?

Des pronostics à peser

Une résistance plus grande rend l'oscillation plus probable.
La résistance n'affecte pas si le circuit oscille, mais seulement la vitesse à laquelle il se stabilise.
Une résistance plus grande supprime les oscillations  : plus de résistance signifie plus d'énergie dissipée par cycle, atténuant ainsi toute sonnerie.

Rôles variables

Ce que vous définissez  :

Résistance R (Ω)

Ce que vous mesurez  :

Fréquence de résonance f₀ (Hz)
Rapport d'amortissement ζ

Comment se déroule l'enquête

Ouvrez le préréglage de la série rlc et appuyez sur Réinitialiser. L = 1 H, C = 0.01 F sont fixes  ; la batterie alimente 10 V.
Activez les lectures de tension du condensateur et de courant d'inductance.
Définissez la valeur de la résistance pour chaque essai et calculez le rapport d'amortissement ζ = R / (2√(L/C)).

Équation gouvernante

Fréquence de résonance RLC — f₀ = 1 / (2π·√(L·C))

La fréquence d'oscillation naturelle d'un circuit RLC en série est f₀ = 1/(2π√(LC)), définie entièrement par l'inductance et la capacité. La résistance R ne déplace pas cette fréquence – elle contrôle uniquement la force avec laquelle toute oscillation est amortie.

Ce que la feuille de travail imprimable demande aux élèves de résoudre

Pour un essai, calculez f₀ = 1/(2π√(LC)) en utilisant L = 1 H, C = 0.01 F (idem pour chaque essai, car cela ne dépend pas de R), alors ζ = R/(2√(L/C)). Comparez les deux au tableau.
La valeur par défaut de ce circuit, R = 20 Ω, donne exactement ζ = 1 (amortissement critique) — appuyez sur Lecture à cette valeur et regardez la tension du condensateur approcher 10 V aussi vite que possible sans dépassement. Expliquez ce que vous vous attendez à voir à la place R = 10 Ω (ζ = 0.5, sous-amorti).

Où cela apparaît au-delà du laboratoire

Les systèmes à amortissement critique (ζ = 1) sont appréciés en ingénierie – les amortisseurs de voiture, par exemple – car ils reviennent à l'équilibre le plus rapidement possible, sans dépassement ni rebond. Expliquez pourquoi un amortisseur sous-amorti (ζ < 1) rendrait la conduite inconfortable et rebondissante.
La fréquence de résonance f₀ = 1/(2π√(LC)) dépend uniquement de L et C, pas du tout de R — R contrôle uniquement l'amortissement. Expliquez pourquoi un circuit de réglage radio RLC utilise L et C (et non R) pour sélectionner la fréquence de la station à laquelle il répond.

AP Physics 2 — Unit 11: Electric Circuits
AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 11: Electric Circuits
IB Physics — B.5 Current and circuits
General High School Physics — Electricity & DC circuits
NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields

Bienvenue dans RLC en série
Appuyez sur Lecture
Sélectionnez le condensateur
Observez le transitoire
Ouvrez l'Inspecteur
Bravo !

Ouvrez la simulation interactive pour construire la scène, appuyez sur Lecture et explorez avec des mesures en direct et un tutoriel guidé.

Ouvrir le laboratoire interactif →

Télécharger la fiche de laboratoire →

Charge d'un condensateur et constantes de temps

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