4. Rappels simples sur les éléments de circuits parcourus par un courant alternatif

4.1 Introduction

Les notions que nous allons rappeler sont connues de tous, mais il n'est pas inutile d'insister sur la différence de comportement résistif ou réactif en mode basse fréquence (ou en continu) et haute ou hyperfréquence.

Pour l'instant, il n'est, en effet, pas exclu, au moins a priori, que par induction électromagnétique due au rayonnement émis par la source OVNI, de tels courants ne soient pas temporairement créés dans des circuits électriques automobiles ou d'habitations urbaines.

Du point de vue de la physique classique, les caractéristiques des circuits étant modifiées, on peut imaginer qu'ils ne sont plus adaptés à leurs fonctions habituelles.

On peut regarder tout circuit arbitraire, constitué d'impédances idéales et de générateurs, comme équivalent à un générateur en série avec une impédance Z.

Si on applique une tension électrique V, dans le domaine des dispositifs linéaires, le courant électrique I est donné par :

En général, Z et peuvent dépendre de façon très compliquée de la pulsation .

4.2 Résistance réelle

Traversée par un courant variable, une résistance crée un champ magnétique (MAXWELL). Donc une résistance possède aussi une certaine inductance. Si l'on applique une différence de potentiel, il doit y avoir des charges à ses extrémités pour produire les champs électriques nécessaires. Si la tension varie, les charges varient, donc la résistance possède aussi une certaine capacité. Ce sont les éléments parasites d'une résistance. Si l'on augmente la fréquence (ou la pulsation), ces éléments peuvent jouer, et la résistance peut se comporter comme un circuit résonant.

4.3 Inductance réelle

L'impédance idéale L d'une inductance ne représente pas non plus une inductance réelle. Les enroulements de fils sont résistifs et, aux basses fréquences, on peut représenter l'inductance réelle par une inductance idéale en série avec une résistance.

Si l'on monte en fréquence, les charges sur les fils deviennent importantes et l'on peut qu'il y a de petits condensateurs entre les spires :

Aux hautes fréquences, le courant "préfère" (selon le terme de FEYNMANN) passer dans les capacités plutôt qu'à travers l'inductance empruntant ainsi le chemin de moindre impédance (si grand :). D'où les schémas pour une inductance :

4.4 Condensateur

Aux basses fréquences, les charges qui s'alternent sur les plaques pilotent l'alternance de champ électrique E comme :

Cette formule classique qui donne la variation de champ électrique entre les plaques d'un condensateur (plaques circulaires de rayon r) n'est plus valable en haute fréquence. En effet si les variations des champs sont rapides, les dérivées de ces champs par rapport aux temps deviennent importantes, et les champs magnétiques (respectivement électriques) ont une contribution cumulative. On aboutit alors à un comportement différent du champ électrique (par exemple) entre les plaques du condensateur ci-dessus : si J0 est la fonction de BESSEL d'ordre zéro, le champ est donné par :

À partir de là, d'ailleurs, on introduit la notion de cavité résonnante par un choix judicieux de et de r, dispositifs utilisés dans les domaines des hyperfréquences.

Il y aurait des livres entiers à résumer ici, mais nous nous contenterons de ces brèves remarques d'introduction.

Indiquons maintenant que des circuits simples peuvent entrer en "résonance" ou être en oscillations forcées, sous l'effet d'une excitation alternative et présenter des paramètres caractéristiques de fonctionnements très grands (ou très faibles).

4.5 Circuit résonnant série

Une tension est appliquée à un circuit R-L-C série.

Le courant sous forme complexe I est donné par :

La solution stationnaire est donnée par (Z est l'impédance) :

avec :

de module

NOTE : Ces notions sont archiclassiques mais elles ne sont présentées ici que pour mettre en lumière le phénomène de résonance physique classique.

La phase est  :

Ainsi :

En réel :

Il existe ainsi un déphasage entre la tension excitatrice et le courant qui circule ().

Toutes ces notions se retrouveront aussi en optique des ondes et aussi en mécanique quantique, mais sous d'autres formes.

On définit le facteur de puissance de travail par soit :

La consommation instantanée de puissance est le taux auquel l'énergie est stockée dans le condensateur et l'inductance en même temps que celui auquel elle est dissipée dans la résistance. La puissance moyenne s'obtient en intégrant sur une période complète, c'est : avec (formule bien connue).

La condition pour laquelle le courant I créé est en phase (=0) avec la tension V excitatrice est connue sous le nom de résonance. Dans le cas de la résonance :

On peut noter que cette pulsation de résonance ne dépend pas de la résistance du circuit, l'impédance est alors minimum ET le courant créé est maximum.

En fait, si excitatrice n'est pas trop loin de , il y a des phénomènes de quasi-résonances qui font qu'on peut avoir un circuit dont, dans une bande pulsation où "n'est pas trop loin" de (bande passante), l'intensité de courant est assez proche de son intensité maximum. C'est une sorte de filtre, en quelque sorte : tout ce qui est inférieur à () est comme ce qui est supérieur à (), ça ne "passe" pas !

Au niveau des interférences qui nous intéressent dans cette note, on peut ici ressentir un malaise paradoxal puisque c'est plutôt un effet inverse de la résonance que l'on serait en mesure d'attendre, lors de la cessation d'activités électriques, inadaptées à des fonctions "habituelles". Il ne s'agit pas précisément de dissiper notre malaise ; que notre tendance de spécialistes à ne plus aimer les choses trop simples soit sécurisée : des formulations plus complexes et plus sophistiquées seront de mise dans la suite de cette note.

Terminons ici cet exposé sommaire sur un circuit série résonant, par quelques courbes de résonance en fonction d'un paramètre utile, dit coefficient de surtension pour les circuits périodiques.

Pour des exposés, non plus de principe, mais hautement technologiques, consulter les revues adéquates des domaines civils (ou non) de recherches.

4.6 Résonance parallèle - Circuit bouchon

Il s'agit maintenant de se rappeler un circuit élémentaire formé par une capacité en parallèle avec une inductance (pure) et une résistance (pure).

Au vu de ce que nous venons de rappeler, on peut s'imaginer la "bouchonnance" quant à l'intensité du courant (créé par une tension extérieure, et branchée aux bornes du circuit - ou créée par induction électromagnétique - ), comme un phénomène inverse de la résonance.

L'impédance Z = R + iX se calcule facilement pour ce circuit (voir plus bas).

NOTE : La partie imaginaire (X) de l'impédance est souvent appelée réactance. On verra plus loin dans les rappels sur les ondes que cela correspond à un déphasage mais pas à une atténuation d'énergie.

Soit

La pulsation critique est toujours , toujours indépendante de R.

Que se passe-t-il alors dans ce circuit ?

L'impédance a un module égal à :

L'impédance peut devenir maximale à la résonance parfaite, et on pourrait attendre un minimum de courant électrique parfaitement nul. Pensons que le cas parfait n'est pas du domaine réaliste. Le courant peut cependant devenir très faible. Ci-dessous, on peut noter "l'anti-similitude" des courbes avec les précédentes :

Ces rappels de principe d'électrotechnique classique étant faits, il serait bien entendu malsain de penser que les mystérieuses sources qui nous occupent interférent de manière très générale à "bouchonner" nos circuits, en continu ou en alternatif.

Ces idées de principe sur des circuits simples ne sont là, bien entendu, que pour stimuler l'imagination et le bon sens du futur chercheur. Tant que la solution n'est pas connue, on ignore aussi sa distance de portée par rapport à nos connaissances.

D'autre part, pour éviter une ampleur excessive à cette note, nous n'entrerons pas dans un exposé sur les composants (diodes, semi-conducteurs, transistors, etc.... la liste est longue !) des montages de l'électronique moderne.

Les principes fondamentaux de l'électromagnétisme (MAXWELL) y sont évidemment valables. Il y a cependant des composants à comportement non linéaire, des états de polarisation électrique qui jouent, etc...., on ne peut que renvoyer le lecteur à des revues spécialisées ou plutôt à des spécialistes. Dans le sens suivant : pour certains cas qui mettraient en lumière des dommages causés par le phénomène OVNI, à des composants précis (et il y en a eu), le plus efficace serait de discuter du problème particulier avec un spécialiste en électronique industrielle.

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