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Circuits RC/RL/LC

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Résistance « R » inducteur « L » et condensateur « C » sont des éléments de circuits fondamentaux, chacune avec des propriétés différentes qui sont la base de tous les appareils électriques modernes.

Une résistance est un composant électrique qui dissipe l’énergie, généralement sous forme de chaleur. En revanche, un condensateur stocke l’énergie dans un champ électrique, et un inducteur emmagasine l’énergie dans un champ magnétique.

Lorsque les résistances, les condensateurs et les inducteurs sont reliés entre eux, les circuits d’affichent l’heure et réponses en fréquence charge utiles pour AC traitement du signal, radios, filtres électriques et beaucoup d’autres applications.

Cette vidéo va illustrer les comportements d’un résistance-condensateur et un circuit de résistance-inducteur et montrer l’oscillation dans un circuit inductance-condensateur avec peu de perte énergétique résistif.

Nous allons apprendre comment se comportent de courant et tension dans les circuits impliquant des résistances, des inductances et des condensateurs.

Tout d’abord, nous allons parler d’un circuit d’une résistance en série avec un condensateur, appelé un circuit RC. Lorsque l’interrupteur est fermé, la sortie de la source de tension est appliquée sur les deux composants et actuel commence à couler. Comme, le condensateur est initialement déchargé, il a zéro tension entre ses bornes. Par conséquent, toute sortie de la source de tension apparaît aux bornes de la résistance et le courant est à sa valeur maximale.

Si nous regardons l’intrigue de tension et de courant contre la montre, initialement VR équivaut à source de tension, la tension aux bornes du condensateur « VC » est égale à zéro et le courant est à son maximum. Comme le courant de charge du condensateur, augmente la « VC ». En réponse, VR diminue et donc le courant va également vers le bas, conformément à la Loi d’Ohm. Finalement, la tension de la résistance est zéro et le courant s’arrête de couler.

Une analyse similaire est possible pour un circuit RL, composé d’une résistance en série avec une inductance. Au moment de la que fermeture de l’interrupteur, l’écoulement soudain de charge crée un champ magnétique dans l’inducteur, et sa tension « VL » est égale à la tension de la source. En conséquence, le VR initial est nulle et donc le courant initial est également nulle.

Maintenant, pour surveiller les changements, penchons-nous sur la tension et le courants graphiques comme avant. Au fil du temps comme les baisses de tension de bobine, la tension aux bornes de la résistance augmente et, par conséquent, le courant augmente aussi. En fin de compte, la tension de l’inducteur est nulle, la tension de sortie de source est conforme aux bornes de la résistance et le courant est à sa valeur maximale.

La désintégration des transitoires de courant et de tension dans les circuits RC et RL est due à la dissipation de l’énergie dans la résistance. En revanche, un circuit LC, qui a un condensateur connecté à une inductance, idéalement n’a pas la résistance ou la perte d’énergie et présente un comportement très différent.

Si le condensateur dans le circuit est chargé de la tension V et ensuite connecté à l’inducteur, énergie électrique stockée dans le condensateur est transféré à l’inducteur et convertie en énergie magnétique. L’inducteur transfère alors son énergie vers le condensateur puis le processus inverse avec le courant qui circule dans la direction opposée, ce processus se répète indéfiniment, et la tension aux bornes de chaque composant oscille sinusoïdalement dans le temps.

Un circuit RLC comme celui-ci ajoute une résistance au circuit LC. Parce que la résistance dissipe l’énergie au cours de chaque cycle amortissent les oscillations dans cette configuration. Finalement les oscillations arrete lorsque la tension et la décomposition actuelle à zéro.

Maintenant que nous avons expliqué les bases des circuits RC, RL et LC, nous allons jeter un oeil à leurs comportements dans le laboratoire.

Obtenir un oscilloscope, une petite ampoule avec une résistance de quelques ohms, un interrupteur et une batterie d’alimentation ou de 1,5 volts de tension DC. Assembler ce circuit et laissez l’interrupteur ouvert.

Choisissez l’échelle verticale de l’oscilloscope à 1 volt par division et l’échelle de temps de 1 seconde par division. Plus tard il peut être nécessaire d’ajuster ces paramètres pour une lecture optimale des signaux lors des différents essais.

Fermer l’interrupteur pour mettre sous tension l’ampoule.

Parce que l’ampoule se comporte comme une résistance, le courant à travers elle est proportionnel à la tension. Comme le montrent les traces de l’oscilloscope, l’ampoule éclaire instantanément lorsque l’interrupteur se ferme et s’assombrit instantanément quand l’interrupteur s’ouvre.

Assembler le circuit avec un condensateur de 1 Farad en série avec l’ampoule. Notez que l’oscilloscope mesure la tension aux bornes de la résistance. Laissez l’interrupteur ouvert jusqu’au début du test.

Fermer l’interrupteur et observer l’ampoule et la trace de l’oscilloscope. L’ampoule s’allume brièvement avant l’assombrissement car le condensateur passe actuel lorsque la tension change brusquement, la fermeture de l’interrupteur. Avec le temps, le courant qui traverse les désintégrations de circuit en raison de la résistance de l’ampoule et la capacité.

Ouvrir l’interrupteur et modifier le circuit en reliant une deuxième ampoule en parallèle avec le premier.

Encore une fois, fermer l’interrupteur. Regarder les ampoules et la trace de l’oscilloscope. Les deux ampoules parallèles allumer et éteindre plus rapidement que l’ampoule unique. C’est parce que la résistance parallèle de deux ampoules est plus petite que la résistance d’une seule ampoule. Le circuit qui en résulte a une goutte plus courte dans le courant et une réponse plus rapide.

Assembler ce circuit avec un 1 milli inducteur d’Henry en série avec l’ampoule. Laissez l’interrupteur ouvert jusqu’au début du test.

Fermer l’interrupteur et observer l’ampoule et la trace de l’oscilloscope. L’ampoule prend un peu de temps pour mettre en marche car l’inductance effectue peu de courant quand la tension change soudainement, comme lorsque l’interrupteur se ferme.

Avec le temps, courant de l’inducteur- et qu’à travers l’ampoule-approches un niveau de l’état stationnaire. Ouvrir l’interrupteur et brancher une deuxième ampoule en parallèle avec le premier.

Encore une fois, fermer l’interrupteur. Regarder les ampoules et la trace de l’oscilloscope. Les deux ampoules parallèles allumer et éteindre plus lentement que l’ampoule unique. C’est parce que la résistance parallèle de deux ampoules est plus petite que la résistance d’une seule ampoule.

Assemblez ce circuit avec un 10 micro condensateur Farad et un 8 milli inducteur de Henry, ainsi que de l’oscilloscope connecté à travers le condensateur. Fermez le commutateur 1 pour charger le condensateur et laisser l’interrupteur 2 ouverte jusqu’au début de l’essai.

Ouvrir l’interrupteur 1 à déconnecter de la source de tension du circuit. Fermer l’interrupteur 2 et observer l’oscilloscope. La tension de l’inducteur oscille et peut-être présenter certains amortissement causé par la faible résistance des fils dans le circuit. La période d’oscillation est de l’ordre de milli-secondes, qui est conforme à l’heure prévue, selon les valeurs de capacité et de la résistance.

Résistances, condensateurs et inductances sont des composants simples mais la RC, RL et circuits LC qui les utilisent ont des comportements complexes, qui permettent de nombreuses applications dans le traitement des signaux électroniques, circuits de synchronisation et des filtres.

Dans cet exemple, les chercheurs implantés émetteurs sous-cutanée chez les souris pour étudier la tension artérielle en se déplaçant librement. Récepteurs radio utilisent généralement des circuits d’inductance-condensateur pour sélectionner une fréquence spécifique de la large bande de radiofréquences interceptées ou RF, l’énergie. La bonne fréquence transporte les informations souhaitées pour l’amplification et le traitement ultérieur par l’électronique supplémentaire dans le récepteur.

Électroencéphalographes mesurent l’activité électrique du cerveau. Électrodes placées sur le cuir chevelu ramasser les signaux de niveau de millivolt sur une large bande passante. Circuits RC, RL et LC font partie des filtres qui réduisent les interférences électriques et objets d’art, contribuant ainsi à l’acquisition de données significatives.

Vous avez juste regardé introduction de JoVE le comportement dépendant du temps de circuits utilisant des résistances, des condensateurs et des inductances. Vous devez maintenant comprendre les rudiments de circuits RC, RL et LC, et comment ces circuits diffèrent les uns des autres. Merci de regarder !

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