Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde

Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde

Comprendre l’Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde

Vous êtes un ingénieur en électronique travaillant sur la conception d’un circuit de commande pour un moteur électrique. Le circuit inclut un solénoïde utilisé pour activer un relais.

Pour assurer le bon fonctionnement du relais et éviter des pics de tension qui pourraient endommager d’autres composants, vous devez analyser le comportement de l’inductance du solénoïde lorsqu’il est alimenté par une source de tension continue.

Données fournies:

  • Longueur du solénoïde, \( L \): 30 cm (0.3 m)
  • Diamètre du solénoïde, \( d \): 2 cm (0.02 m)
  • Nombre total de spires, \( N \): 1000 spires
  • Perméabilité du vide, \( \mu_0 \): \( 4\pi \times 10^{-7} \) Henry/mètre (H/m)
  • Résistance du solénoïde, \( R \): 12 ohms
  • Tension de la source, \( V \): 12 volts

Questions:

1. Calculer l’inductance du solénoïde:

  • Utilisez la formule de l’inductance d’un solénoïde pour calculer son inductance.

2. Analyser le comportement du circuit RL:

  • Déterminez la constante de temps \( \tau \) du circuit, qui est le produit de la résistance \( R \) et de l’inductance \( L \).

3. Simuler la réponse du circuit:

  • Calculez la tension aux bornes de l’inductance et le courant dans le circuit à \( t = 0, \tau, 3\tau, \) et \( 5\tau \) après la fermeture de l’interrupteur.

Correction : Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde

1. Calcul de l’inductance du solénoïde

Pour déterminer l’inductance \(L\) du solénoïde, nous utilisons la formule:

\[ L = \frac{\mu_0 \times N^2 \times A}{l} \]

Calculons chaque composante de la formule:

  • Perméabilité du vide (\(\mu_0\)) = \(4\pi \times 10^{-7}\) H/m
  • Nombre de spires (\(N\)) = 1000
  • Longueur du solénoïde (\(l\)) = 0.3 m

Aire de la section transversale (\(A\)):

  • Diamètre (\(d\)) = 0.02 m
  • Rayon (\(r\)) = \(d/2\) = 0.01 m

\[ A = \pi \times r^2 \] \[ A = \pi \times (0.01)^2\, \text{m}^2 \] \[ A = 3.14159 \times 0.0001\, \text{m}^2 \] \[ A = 0.000314159\, \text{m}^2 \]

Substituons ces valeurs dans la formule:

\[ L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1000^2 \times 0.000314159}{0.3} \] \[
L \approx 0.001318 \text{ Henrys} \]

2. Analyse du comportement du circuit RL

La constante de temps \(\tau\) du circuit est donnée par la formule:

\[ \tau = L \times R \]

où \(R\) est la résistance du solénoïde.

Substituons les valeurs:

  • \(L \approx 0.001318\) H
  • \(R = 12\) ohms

\[ \tau = 0.001318 \times 12 \] \[ \tau = 0.015816\, \text{secondes} \]

3. Simulation de la réponse du circuit

La tension à travers l’inductance et le courant dans le circuit se calculent à partir de:

\[ I(t) = \frac{V}{R} \left(1 – e^{-\frac{t}{\tau}}\right) \]

Calculons le courant à différents moments après la fermeture de l’interrupteur:

  • \(t = 0\) s:

\[ I(0) = \frac{12}{12} \left(1 – e^{-\frac{0}{0.015816}}\right) \] \[ I(0) = 0 \text{ A} \]

  • \(t = \tau\) (0.015816 s):

\[ I(\tau) = \frac{12}{12} \left(1 – e^{-1}\right) \] \[ I(\tau) \approx 1 – 0.3679 \] \[ I(\tau) = 0.6321 \text{ A} \]

  • \(t = 3\tau\) (0.047448 s):

\[ I(3\tau) = \frac{12}{12} \left(1 – e^{-3}\right) \] \[ I(3\tau) \approx 1 – 0.0498 \] \[ I(3\tau) = 0.9502 \text{ A} \]

  • \(t = 5\tau\) (0.07908 s):

\[ I(5\tau) = \frac{12}{12} \left(1 – e^{-5}\right) \] \[ I(5\tau) \approx 1 – 0.0067 \] \[ I(5\tau) = 0.9933 \text{ A} \]

Analyse d’un Circuit RL avec Solénoïde

D’autres exercices d’electronique:

Calcul du Dopage dans un Semi-conducteur

Calcul du Dopage dans un Semi-conducteur

Calcul du Dopage dans un Semi-conducteur Comprendre le Calcul du Dopage dans un Semi-conducteur Les semi-conducteurs de type N sont obtenus en dopant un semi-conducteur intrinsèque (pure) avec des atomes qui ont plus d'électrons de valence que le semi-conducteur...

Calcul de la tension de sortie

Calcul de la tension de sortie

Calcul de la tension de sortie Comprendre le Calcul de la tension de sortie Vous travaillez sur la conception d'un circuit amplificateur pour un système audio. L'amplificateur utilise un transistor en configuration émetteur commun pour amplifier un signal audio venant...

Calcul de la Résistance Interne d’une Source

Calcul de la Résistance Interne d’une Source

Calcul de la Résistance Interne d'une Source Comprendre le Calcul de la Résistance Interne d'une Source En électronique, la compréhension de la résistance interne d'une source de tension est cruciale pour l'analyse du comportement des circuits. Cette résistance...

Calcul du Gain en dB d’un Filtre Électronique

Calcul du Gain en dB d’un Filtre Électronique

Calcul du Gain en dB d'un Filtre Électronique Comprendre le Calcul du Gain en dB d'un Filtre Électronique Dans le cadre du développement d'un système audio pour une voiture, il est nécessaire de concevoir un filtre passe-bas pour éliminer les interférences de haute...

Conception d’un Amplificateur Audio

Conception d’un Amplificateur Audio

Conception d'un Amplificateur Audio Comprendre la Conception d'un Amplificateur Audio Vous êtes un ingénieur en électronique travaillant pour une entreprise spécialisée dans les équipements audio. Votre projet consiste à concevoir un amplificateur audio pour un...

Analyse de circuit par la loi des nœuds

Analyse de circuit par la loi des nœuds

Analyse de circuit par la loi des nœuds Comprendre l'Analyse de circuit par la loi des nœuds Considérons un circuit simple composé de trois branches connectées à un nœud commun. Le circuit est alimenté par une source de tension V de 12V. Les trois branches contiennent...

Calcul d’un Amplificateur Opérationnel Inverseur

Calcul d’un Amplificateur Opérationnel Inverseur

Calcul d'un Amplificateur Opérationnel Inverseur Comprendre le Calcul d'un Amplificateur Opérationnel Inverseur Un amplificateur opérationnel inverseur est configuré avec une résistance d'entrée \(R_{in} = 2\,k\Omega\) et une résistance de feedback \(R_f =...

Calcul de la Distorsion Harmonique Totale

Calcul de la Distorsion Harmonique Totale

Calcul de la Distorsion Harmonique Totale Comprendre le Calcul de la Distorsion Harmonique Totale Un amplificateur audio est conçu pour travailler dans une plage de fréquences audibles (20 Hz à 20 kHz). Lors d'un test, un signal sinusoïdal pur de 1 kHz est utilisé...

Calcul du gain et des résistances pour un AOP

Calcul du gain et des résistances pour un AOP

Calcul du gain et des résistances pour un AOP Comprendre le Calcul du gain et des résistances pour un AOP Vous disposez d'un amplificateur opérationnel configuré en mode non-inverseur. La tension d'entrée (\(V_{\text{in}}\)) est appliquée à l'entrée non-inverseuse de...

Analyse d’un Oscillateur LC à 10 MHz

Analyse d’un Oscillateur LC à 10 MHz

Analyse d'un Oscillateur LC à 10 MHz Comprendre l'Analyse d'un Oscillateur LC à 10 MHz Vous êtes ingénieur(e) en conception électronique et on vous demande de concevoir un oscillateur LC pour une application de communication nécessitant une fréquence de résonance...

Analyse de l’état d’une diode

Analyse de l’état d’une diode

Analyse de l'état d'une diode Comprendre l'Analyse de l'état d'une diode Nous allons analyser l'état d'une diode en fonction des caractéristiques d'un circuit simple. Une diode est un composant électronique permettant le passage du courant électrique dans une seule...

Vérification de la loi des mailles

Vérification de la loi des mailles

Vérification de la loi des mailles Comprendre la Vérification de la loi des mailles Considérez un circuit composé de trois résistances et d'une source de tension continue. Le circuit est configuré comme suit : R1 = 100 Ω, R2 = 200 Ω, et R3 = 300 Ω sont connectées en...

Circuit de Redressement Simple à Diode

Circuit de Redressement Simple à Diode

Circuit de Redressement Simple à Diode Comprendre le Circuit de Redressement Simple à Diode On considère un circuit de redressement simple composé d'une source de tension AC de 120 V (tension de crête) et d'une diode idéale. Le circuit alimente une charge résistive de...

Amplificateur à Transistor BJT 2N2222

Amplificateur à Transistor BJT 2N2222

Amplificateur à Transistor BJT 2N2222 Comprendre l'Amplificateur à Transistor BJT 2N2222 Vous êtes un ingénieur électronicien travaillant sur la conception d'un amplificateur audio simple pour une application d'interphone. Vous avez choisi d'utiliser un transistor BJT...

Calcul de charge de condensateurs

Calcul de charge de condensateurs

Calcul de charge de condensateurs Comprendre le Calcul de charge de condensateurs Dans un projet de conception de circuit électronique, vous travaillez sur une section qui nécessite l'utilisation de condensateurs pour stabiliser la tension et lisser les fluctuations...

0 commentaires

Soumettre un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *