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OSCILLATEURS

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Examinons quelques exemples que l'on peut classer selon le degré de l'équation Δn(s) = 0.

Premier exemple

Considérons un circuit électrique accordé (L, R, C), incorporé au circuit plaque d'une triode (Δn = 0 de degré 3 ou 2).

Si l'on désigne par M le coefficient d'induction mutuelle entre la self L et un bobinage inséré entre la grille et sa source de polarisation négative, Lg la self sur la grille, ρg la résistance de grille, Vp la tension plaque, Vg le potentiel de grille, et si l'équation caractéristique de la lampe est :

on obtient alors une équation du troisième degré en s :
pour laquelle on doit écrire les conditions de Routh. Dans le cas où ρg peut être considéré comme infini, cette équation se réduit à une équation du second degré :

Tout se passe alors comme si on était en présence d'un circuit accordé (L1, R1, C1) avec :

Or M peut être négatif et assez grand en valeur absolue :

On peut prévoir, dans ce cas, si le schéma linéaire est encore valable, que le système physique sera le siège de phénomènes dont les amplitudes vont croître très rapidement avec le temps. Mais l'expérience montre que les amplitudes atteignent une valeur limite stable : cela correspond au fait que, dans l'équation caractéristique de la lampe, ρ et K ne restent pas constants sur un large domaine de variations de Vp et Vg. On peut encore dire que l'amplitude des oscillations s'établit de telle sorte qu'en moyenne la résistance R1 puisse être considérée comme nulle pendant une période, le circuit cédant autant d'énergie qu'il en reçoit pour qu'il soit l'équivalent d'un oscillateur harmonique.

Deuxième exemple

Prenons ensuite le cas où Δn = 0 est une équation bicarrée en s. Considérons les deux équations linéaires :

Un tel système régit les phénomènes électriques dont est le siège un ensemble de deux circuits accordés couplés par une mutuelle M et dans lequel, subsidiairement, un amplificateur reçoit à l'entrée la tension aux bornes de C2 (soit q2/C2) et fournit à la sortie la tension αq2/C2 ; on a effectivement dans ce cas :

et l'équation en s correspondante est :

La stabilité impose que :

et l'on voit que, si M est positif, on cesse d'avoir stabilité lorsque le coefficient α d'amplification en tension est supérieur à :

Un tel système régit également les mouvements de flexion q1 et de torsion q2 d'une aile d'avion (par conséquent, l'oscillateur électrique ci-dessus peut constituer un modèle sur lequel s'effectueraient éventuellement des mesures de vitesses critiques d'ailes vibrant en flexion-torsion). La force vive de l'aile, dans les vibrations de son schéma simplifié à deux degrés de liberté, peut s'exprimer par la forme quadratique en q1 et q2 :

où I1, I2 et I12 sont des constantes ayant toutes trois les dimensions physiques d'un moment d'inertie. Si l'on désigne par Γ1 et Γ2 les coefficients de rappel élastique de flexion et de torsion dû à la structure de l'aile et si, lorsque l'avion avance avec la vitesse V, il en résulte un couple aérodynamique KV2q2 proportionnel à la torsion et au carré de la vitesse et qui fait fléchir l'aile sans la tordre, les équations de flexion-torsion sont respectivement :

On conclut l'étude de la même façon que pour le modèle électrique (cf. supra, les conditions de la stabilité), et il existe donc une vitesse critique qu'il ne faut pas que l'avion atteigne, sinon il se produira une rupture d'aile.

Troisième exemple

Haut-parleur électrodynamique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Haut-parleur électrodynamique

Considérons enfin le cas où Δn = 0 est une équation du quatrième degré en s ou, plus particulièrement, une équation bicarrée en s. Une bobine de haut-parleur électrodynamique, par exemple, se déplace en translation dans le champ magnétique radial [...]

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Écrit par

  • : professeur au Conservatoire national des arts et métiers

Classification

Pour citer cet article

Michel CAZIN. OSCILLATEURS [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Article mis en ligne le et modifié le 14/03/2009

Médias

Oscillateurs harmoniques - crédits : Encyclopædia Universalis France

Oscillateurs harmoniques

Oscillateurs à deux paramètres - crédits : Encyclopædia Universalis France

Oscillateurs à deux paramètres

Haut-parleur électrodynamique - crédits : Encyclopædia Universalis France

Haut-parleur électrodynamique

Autres références

  • FORCES D'OSCILLATEUR

    • Écrit par
    • 349 mots

    Nombre d'oscillateurs classiques ayant la même absorption qu'un atome réel dans un certain état.

    Avant la théorie atomique de Bohr, les physiciens assimilèrent les atomes à des oscillateurs harmoniques. Cette théorie des oscillateurs, due à Lorentz, permet de traiter de façon complète...

  • HYPERFRÉQUENCES

    • Écrit par
    • 9 898 mots
    • 17 médias
    Pour qu'un klystron à deux cavités fonctionne en oscillateur, il suffit d'établir une boucle de réaction entre les deux rhumbatrons à l'aide d'un tronçon de ligne coaxiale de longueur déterminée, ou mieux d'utiliser un klystron reflex.
  • LASERS

    • Écrit par et
    • 10 742 mots
    • 4 médias
    ...miroirs – augmente à chaque aller et retour de cette lumière. En théorie, cette amplitude pourrait augmenter indéfiniment : le résonateur est devenu un « oscillateur lumineux » engendrant une lumière dont l'intensité croît – au moins dans notre modèle simple – sans limites. Le laser est donc une source...
  • MAGNÉTOSTRICTION

    • Écrit par
    • 1 482 mots
    • 4 médias
    Pour étudier les effets dynamiques de la magnétostriction, considérons, de manière très schématique, le cas d'un barreau allongé. Un enroulement AA′, parcouru par un courant continu, détermine l'état magnétique moyen du matériau, correspondant à un point (H0,B0) du cycle d'hystérésis....
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