Circuit RL : un inducteur résiste aux changements soudains de courant
1 · Prédire
Une inductance et une résistance sont connectées à une batterie 10 V. Le courant saute-t-il instantanément jusqu'à sa valeur finale, ou augmente-t-il progressivement comme la tension d'un condensateur de charge ?
- Le courant augmente progressivement, suivant le même type d'approche exponentielle que la tension d'un circuit RC.
- Le courant passe instantanément à E/R.
- Le courant oscille avant de se stabiliser.
2 · Configurer
- Ouvrez le préréglage du circuit rl et appuyez sur Réinitialiser. R = 10 Ω, L = 1 H, donnant une constante de temps τ = L/R = 0.1 s ; la batterie alimente 10 V.
- Activez la lecture du courant d’inductance.
- Appuyez sur Lecture et enregistrez le courant de l'inducteur à chaque heure indiquée.
3 · Collecter les Données
| Temps t (s) | Constante de temps τ (s) | Courant d'inductance I (A) |
|---|---|---|
| 0.10 | ||
| 0.20 | ||
| 0.50 |
Tracez le courant d'inductance I (axe y) en fonction du temps t (axe x) pour vos trois lectures. La courbe s'aplatit-elle à l'approche de 1 A ?
4 · Analyser
- Pour un essai, calculez I = (E/R)(1 − e^(−t/τ)) en utilisant E = 10 V, R = 10 Ω, τ = 0.1 s. Comparez avec le tableau.
- Expliquez pourquoi l'augmentation du courant d'une inductance (circuit RL) suit la même forme mathématique que l'augmentation de la tension d'un condensateur (circuit RC), même si les deux composants stockent l'énergie de manière complètement différente.
5 · Approfondir
- Le comportement déterminant d'un inducteur s'oppose à tout CHANGEMENT de courant (et non au courant lui-même, comme le fait une résistance). Expliquez pourquoi, juste à t = 0, le courant doit démarrer exactement à 0 A même si la batterie est entièrement connectée.
- Lorsque le circuit d'un inducteur porteur de courant est soudainement coupé (interrupteur ouvert), l'inducteur essaie de maintenir son courant, ce qui peut créer un pic de tension important (c'est ainsi que fonctionnent les bobines d'allumage des bougies d'allumage). Expliquez pourquoi interrompre le chemin du courant d'une inductance est plus dramatique que d'interrompre celui d'une résistance.
La physique derrière cette expérience
Constante de temps RL
La constante de temps τ = L/R définit l'échelle de temps de l'augmentation (ou de la décroissance) exponentielle du courant d'un circuit RL. Une inductance plus grande ou une résistance plus petite signifie un τ plus long — l'inductance résiste plus fortement aux changements de courant.