QCM : Circuits linéaires du premier ordre (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Un essai indiciel applique à un système un échelon de tension d’amplitude E. Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes ?

La réponse indicielle désigne la réponse d’un système à une tension sinusoïdale appliquée en entrée.
Pour t ≥ 0, la tension d’entrée vaut zéro, tandis qu’elle vaut E avant l’application.
Le temps de relaxation correspond à la durée du régime permanent.
La réponse indicielle correspond à l’application d’un échelon en sortie du système.
Pour t < 0, la tension vaut zéro, puis elle vaut E pour t ≥ 0.

Pour t < 0, la tension vaut zéro, puis elle vaut E pour t ≥ 0.

Explication

Un échelon d’amplitude E vaut zéro avant t = 0 et E à partir de t = 0. La proposition qui inverse ces valeurs décrit un autre signal, et le temps de relaxation est la durée du régime transitoire, non du régime permanent. La réponse indicielle est la réponse du système à un échelon appliqué en entrée, et non à une tension sinusoïdale ni à un échelon appliqué en sortie.

2. Après l’application d’un échelon, les grandeurs de sortie varient d’abord, puis se stabilisent. Concernant les régimes électriques, quelles propositions sont exactes ?

Le temps de relaxation désigne la durée nécessaire pour atteindre le régime permanent.
Pendant la phase initiale, la dépendance des grandeurs de sortie au temps caractérise le régime transitoire.
Le régime permanent d’un essai indiciel conserve une forme sinusoïdale malgré l’entrée en échelon.
Pour une entrée sinusoïdale, le régime permanent est également sinusoïdal.
Le régime permanent s’établit avant le régime transitoire et précède la variation des grandeurs de sortie.

Le temps de relaxation désigne la durée nécessaire pour atteindre le régime permanent. · Pendant la phase initiale, la dépendance des grandeurs de sortie au temps caractérise le régime transitoire. · Pour une entrée sinusoïdale, le régime permanent est également sinusoïdal.

Explication

Le régime transitoire correspond à la phase où les grandeurs de sortie dépendent du temps, et le temps de relaxation est la durée nécessaire pour atteindre le régime permanent. Celui-ci est de même forme que l’entrée : il est sinusoïdal pour une entrée sinusoïdale, tandis qu’un essai indiciel conduit à un régime permanent continu.

3. Que signifie l’état initial d’un circuit lors d’un essai indiciel ?

Le condensateur est déchargé et aucun courant ne traverse la bobine.
Le condensateur est chargé et aucun courant ne traverse la bobine.
Le condensateur est déchargé et un courant permanent traverse la bobine.
Le condensateur est chargé et un courant permanent traverse la bobine.

Le condensateur est déchargé et aucun courant ne traverse la bobine.

Explication

Pour les conditions initiales de l’essai indiciel, le condensateur est déchargé et la bobine n’est traversée par aucun courant. La présence d’un courant permanent dans la bobine décrit plutôt un état différent de ces conditions initiales.

4. À quel pourcentage de sa valeur finale la tension du condensateur atteint-elle au bout d’une constante de temps dans un circuit RC soumis à un échelon ?

Environ 99 % de sa valeur finale
Environ 50 % de sa valeur finale
Environ 63 % de sa valeur finale
Environ 86 % de sa valeur finale

Environ 63 % de sa valeur finale

Explication

Au bout d’une constante de temps, la tension du condensateur atteint environ 63 % de sa valeur finale. Le seuil de 99 % correspond plutôt au régime permanent, atteint après environ 4,6τ4{,}6\tau.

5. Quel rôle joue le résistor dans le bilan énergétique d’un circuit RC pendant la charge indicielle ?

Il stocke sous forme électrique la moitié de l’énergie fournie par le générateur.
Il dissipe par effet Joule la moitié de l’énergie fournie par le générateur.
Il empêche le condensateur de recevoir de la puissance pendant le transitoire.
Il restitue au générateur la moitié de l’énergie reçue pendant la charge.

Il dissipe par effet Joule la moitié de l’énergie fournie par le générateur.

Explication

Pendant la charge indicielle, le résistor dissipe par effet Joule la moitié de l’énergie fournie, tandis que l’autre moitié est stockée dans le condensateur. Le condensateur, et non le résistor, est le dipôle qui stocke cette énergie.

6. Dans un circuit RL soumis à un échelon de tension, que devient le courant lorsque le régime permanent continu est établi ?

Il décroît vers zéro tandis que le résistor fournit de la puissance.
Il atteint ER\frac{E}{R} et la bobine continue à stocker de l’énergie.
Il atteint ER\frac{E}{R} et la bobine se comporte comme un fil.
Il s’annule et la bobine se comporte comme un interrupteur ouvert.

Il atteint $$\frac{E}{R}$$ et la bobine se comporte comme un fil.

Explication

La réponse indicielle du courant croît vers ER\frac{E}{R} et, en régime permanent continu, la bobine se comporte comme un fil. L’idée qu’elle continue à stocker de l’énergie confond le régime transitoire, où son énergie augmente, avec le régime permanent.

7. Comment le régime libre d’un circuit RC se distingue-t-il de sa réponse à un échelon de tension quant à l’évolution de la tension du condensateur ?

Dans les deux cas, la tension croît vers une valeur finale sous l’effet de la source.
En régime libre, la tension décroît depuis sa valeur initiale, tandis qu’après un échelon elle croît vers sa valeur finale.
En régime libre, la tension croît depuis sa valeur initiale, tandis qu’après un échelon elle décroît vers sa valeur finale.
Dans les deux cas, la tension décroît vers zéro à partir de sa valeur initiale.

En régime libre, la tension décroît depuis sa valeur initiale, tandis qu’après un échelon elle croît vers sa valeur finale.

Explication

En régime libre, le condensateur se décharge et sa tension suit une décroissance exponentielle à partir de U0U_0. Après un échelon, la tension du condensateur suit une croissance vers sa valeur finale, contrairement à la décroissance proposée pour cette situation.

8. Quelle méthode est présentée pour résoudre numériquement une équation différentielle ?

La méthode de séparation des variables
La méthode de transformée de Laplace
La méthode des différences finies implicites
La méthode d’Euler

La méthode d’Euler

Explication

La résolution numérique de l’équation différentielle est abordée à l’aide de la méthode d’Euler. La transformée de Laplace relève d’une approche analytique et n’est pas la méthode numérique indiquée ici.

9. Après l’application d’un échelon de tension, pourquoi le régime transitoire précède-t-il le régime permanent ?

Parce que le régime permanent commence dès l’application de l’échelon et provoque ensuite une variation de la sortie.
Parce que le signal d’entrée varie avec le temps avant de devenir nul en régime permanent.
Parce que le système transforme l’échelon en un signal de forme différente durant tout le régime permanent.
Parce que la sortie varie avec le temps avant de s’établir sous une forme identique à celle du signal d’entrée.

Parce que la sortie varie avec le temps avant de s’établir sous une forme identique à celle du signal d’entrée.

Explication

Durant le régime transitoire, les grandeurs de sortie dépendent du temps, puis le régime permanent s’établit avec une forme identique à celle du signal d’entrée. L’idée que l’entrée devient nulle est erronée : un échelon de tension d’amplitude E reste égal à E après son application.

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Quelles valeurs prend un échelon de tension d’amplitude EE selon le signe de tt ?

Il vaut 00 pour t<0t<0 et EE pour t≥0t\geq 0.

Quelle grandeur reste continue aux bornes d’un condensateur, même si la tension d’entrée est discontinue ?

La tension.

Quelle grandeur reste continue dans une bobine au cours du temps ?

L’intensité du courant.

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