Le courant et la fréquence

Document préparatoire

Cadre théorique

Le courant

Il existe deux types de courant dans un circuit électronique, le courant continu et le courant alternatif. Le courant continu est lorsque les électrons circulent dans la même direction, du pôle négatif au pôle positif. Par rapport au courant alternatif, les électrons circulent de manière alternative dans les deux sens du circuit. Ce type de courant se mesure par la fréquence.

http://lenergeek.com/2013/04/30/quelles-differences-entre-courant-alternatif-et-courant-continu/

La fréquence

La fréquence se mesure en hertz (Hz) et correspond au nombre de fois que les électrons font l’aller-retour dans le circuit par unité de seconde. De plus, celle-ci se contrôle manuellement, grâce à un certain appareil, on peut augmenter ou diminuer la fréquence d’un circuit. La fréquence vient du fait que la force électromotrice et le courant varient sinusoïdalement dans un courant alternatif, la fréquence est justement cette fonction sinusoïdale. L’axe des x correspond au temps et l’axe des y est la tension instantanée ou le courant instantané, soit la tension ou le courant à un moment précis dans le temps. L’équation (1) :

[pic 1]

Correspond au courant instantané en fonction du temps où ω équivaut à la fréquence angulaire en radians par secondes (rad/s). De plus, i0 équivaut à la valeur maximale du courant, soit l’amplitude maximale de la fonction.

[pic 2]

Où f est la fréquence en hertz (Hz). La multiplication par 2π est pour transformer la fréquence f en fréquence angulaire, cette fréquence n’est pas scalaire, mais bien une vitesse de rotation. De plus, la tension instantanée peut aussi être représentée en fonction du temps dans un circuit à courant alternatif.

[pic 3]

Où Δv0 est la tension maximale. L’angle est différent de celle de la fonction du courant instantané en raison de φ qui correspond à l’angle de la tension lorsque t=0, soit l’angle de phase.

Il y a un lien entre la fréquence et les sons, en branchant des signaux électriques alternatifs à un haut-parleur, par exemple, celui-ci transforme les signaux électriques en signaux sonores. Le son résultant est dépendant de la fréquence du courant alternatif passant dans le haut-parleur. Plus la fréquence est haute, plus le son est aigu et plus la fréquence est faible, plus le son est grave. Graphiquement, ceci peut être représenté de la sorte :

[pic 4]

Filtre RC

En courant continue, le condensateur s’oppose plus il est chargé. En très haute fréquence, le condensateur n’a pas le temps de se charger ou de se décharger, alors il ne peut pas s’opposer au flux d’électrons. Par contre, à très basse fréquence, le condensateur peut « suivre » le rythme pour se charger ou se décharger, donc il peut plus s’opposer. Son opposition est donc inversement proportionnelle à la fréquence et se calcule avec l’impédance (Zc) en ohm (Ω).

[pic 5]

Où c est la capacité du condensateur.

Un circuit RC est constitué d’une résistance et d’un condensateur en série ou en parallèle. Étant donné que les condensateurs se comportent différemment selon la fréquence du courant alternatif, ils sont utilisés en tant que filtres RC. Naturellement, un condensateur bloque les signaux continus (sauf quand il se décharge ou se charge) pour laisser passer ceux alternatifs. Par contre, il est possible de filtrer, soit bloquer en les atténuant, certains types de signaux alternatifs. D’où vient le terme filtre RC. Il existe deux principaux types de filtres. Les filtres passe-bas et les filtres passe-haut sont ceux qui nous intéressent ici.

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