Circuits RL - Cours d'Electricité avec Maxicours

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Circuits RL

Vous avez appris que l'inductance est la propriété que possèdent certains composants, tels les électro-aimants, de s'opposer à toute variation de l'intensité du courant électrique.

Cette propriété a pour effet de retarder l'établissement du courant dans le circuit lorsque le courant tend à augmenter, et à maintenir le courant lorsqu'il tend à diminuer.

Dans cette étude, vous analyserez le comportement des circuits à courant continu composés d'une résistance et d'une inductance.

1. Réactions d'un circuit RL

Voyons comment se comporte un circuit composé d'une résistance et d'une inductance.

a. Auto-inductance

Lorsque le courant varie dans une bobine, il se produit une variation correspondante du flux magnétique dans la bobine. Cette variation du flux magnétique induit une tension dans la bobine qui, selon la loi de Lenz, change de polarité selon que le courant augmente ou diminue.

Ce phénomène est connu sous le nom de auto-induction, qu'on appelle communément auto-inductance.

b. Réaction d'un circuit résistif

Si l'on branche une résistance à une source de tension par l'intermédiaire d'un interrupteur, on remarque que, lors de la fermeture de l'interrupteur, l'établissement du courant dans le circuit est instantané. Il en est de même lorsqu'on ouvre l'interrupteur.

De fait, une résistance ne fait que s'opposer à la circulation du courant ; aucun champ magnétique n'est créé pour s'opposer à la variation du courant.
La figure suivante montre cette situation.

Établissement du courant dans un circuit résistif :

c. Réaction d'un circuit inductif

Si l'on ajoute une bobine au circuit précédent et que l'on répète l'action de fermeture de l'interrupteur, on remarque une période de transition pour l'établissement du courant à sa valeur nominale de 5 A.

Il en sera de même lors de l'ouverture de l'interrupteur : une période de transition sera nécessaire pour réduire le courant à sa valeur nulle.
La figure suivante montre cette situation.

Établissement du courant dans un circuit inductif :

De fait, lorsque le courant augmente, la variation magnétique induit, dans la bobine, une tension ayant une polarité inverse à la tension de la source. Celle-ci s'oppose à l'établissement du courant dans le circuit. A l'inverse, lorsque le courant diminue, la variation magnétique induit, dans la bobine, une tension ayant une polarité identique à celle de la tension de la source, occasionnant un retard pour atteindre le courant minimal.
2. Constante de temps

Tout comme dans les circuits capacitifs (RC), la constante de temps des circuits inductifs est une mesure de temps. Elle détermine le temps que met le courant à atteindre 63,2 % du courant maximal dans le circuit. Sa valeur est égale au rapport inductance/résistance du circuit. On calcule donc la constante de temps en appliquant la formule suivante :

.

Dans laquelle :

L = valeur de l'inductance, en henrys (H)

R = valeur de la résistance, en ohms (Ω)

Dans un circuit inductif, le courant atteint presque sa valeur maximale après une période correspondant à cinq fois la constante de temps.

Il en est de même lors l'ouverture du circuit : la constante de temps détermine le temps nécessaire pour une diminution de 63,2 % du courant ; le courant devient presque nul après une période correspondant à cinq constantes de temps.

La figure suivante montre les courbes d'établissement du courant dans un circuit inductif lors de la fermeture et de l'ouverture du circuit.

Courbes d'établissement du courant :

3. Résumé sur les circuits RL

En terminant cette étude, retenez plus particulièrement les points suivants :

• Lorsque le courant varie dans une bobine, la variation du flux magnétique induit une tension dans la bobine.

 Si le courant augmente, la tension induite dans la bobine possède une polarité contraire à celle de la tension de la source et retarde l'établissement du courant dans le circuit.

 Si le courant diminue, la tension induite possède une polarité identique à celle de la tension de la source, ce qui tend à maintenir le courant dans le circuit.

 La constante de temps d'un circuit inductif correspond au rapport inductance/résistance du circuit.

Vous connaissez maintenant le principe de fonctionnement des circuits RL. Vous appliquerez les effets des circuits inductifs dans les circuits électroniques et lors de l'étude des machines rotatives que vous verrez dans des modules subséquents.

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