Oscillateur RLC ★

Dans le montage ci-dessous, le générateur impose une tension 𝑈 proportionnelle au courant 𝑖 qui le traverse. On note 𝛼 le coefficient de proportionnalité, de sorte que 𝑢=𝛼𝑖.

1/ Établir l’équation différentielle vérifiée par le courant 𝑖.

Coup de pouce 1
Il peut être plus simple de passer par le domaine fréquentiel avant de revenir au domaine temporel.
Coup de pouce 2
Écrire la loi des mailles dans le domaine fréquentiel.
Corrigé

Si on passe en complexes, on a le circuit suivant

La loi des mailles s’écrit alors

𝑢−𝑅𝑖−1𝑗𝐶𝜔𝑖−𝑗𝐿𝜔𝑖=0

soit, en multipliant par 𝑗𝐶𝜔,

𝑗𝐶𝜔𝑢−𝑗𝑅𝐶𝜔𝑖−𝑖−𝐿𝐶(𝑗𝜔)2𝑖=0

or 𝑢=𝛼𝑖, on a donc

𝑗𝐶𝜔𝛼𝑖−𝑗𝑅𝐶𝜔𝑖−𝑖−𝐿𝐶(𝑗𝜔)2𝑖=0𝑗(𝑅−𝛼)𝐶𝜔𝑖+𝑖+𝐿𝐶(𝑗𝜔)2𝑖=0

ce qui donne en revenant au domaine temporel

𝐿𝐶d2𝑖d𝑡2+(𝑅−𝛼)𝐶d𝑖d𝑡+𝑖=0

2/ À quelle condition sur 𝛼 le système est-il stable ?

Corrigé
Le système est stable si le coefficient de d𝑖d𝑡 est positif, c’est-à-dire si 𝛼<𝑅.