Oscillations libres non amorties dans un circuit LC

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Un condensateur de capacité est chargé sous une tension continue . À l'instant , on le relie à une bobine purement inductive d'inductance , dont la résistance est supposée négligeable. Le circuit ainsi formé est le siège d'oscillations électriques libres non amorties.
Montage LC pour oscillations libres non amortiesSchéma d'un circuit LC série idéal : condensateur de capacité C chargé sous une tension continue à gauche, interrupteur K en haut, bobine purement inductive d'inductance L à droite, aucune résistance. La flèche-tension u indice C et le sens du courant sont indiqués. Encadré des données : C égale 1,0 microfarad, L égale 0,10 henry, tension initiale 10 volts, résistance négligeable.Oscillations électriques libres non amortiesLe condensateur chargé se décharge dans une bobine purement inductiveKLCuCiDonnéesC = 1,0 µFL = 0,10 HU₀ = 10 Vrésistance négligeable
Le condensateur chargé est refermé sur la bobine : l'énergie passe alternativement de l'un à l'autre, sans perte.
1) Établir l'équation différentielle vérifiée par la tension aux bornes du condensateur, et donner l'expression littérale de la période propre . 2) Calculer la pulsation propre , la période propre et la fréquence propre . 3) Calculer l'énergie totale du circuit à l'instant . 4) En déduire la valeur maximale de l'intensité du courant, en précisant dans quel état du circuit elle est atteinte. 5) À un instant où la tension aux bornes du condensateur vaut , calculer l'énergie électrique, l'énergie magnétique, puis l'intensité du courant.

Indices

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1 Indice 1
La loi des mailles sans résistance donne $LC\dfrac{d^{2}u_C}{dt^{2}} + u_C = 0$, dont on identifie la pulsation propre par comparaison avec la forme canonique.
2 Indice 2
Pour la question 5, l'énergie totale est constante : calcule l'énergie électrique à cette tension, retranche-la du total pour obtenir la magnétique, puis isole l'intensité.

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La loi des mailles sans résistance donne , dont on identifie la pulsation propre par comparaison avec la forme canonique.

Pour la question 5, l'énergie totale est constante : calcule l'énergie électrique à cette tension, retranche-la du total pour obtenir la magnétique, puis isole l'intensité.

La rédaction complète, étape par étape, se trouve juste en dessous.

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