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Concept
Couplage (physique)
Résumé
En physique, on dit que deux objets sont couplés lorsqu'ils interagissent l'un avec l'autre. En mécanique newtonienne, le couplage est une interaction entre deux systèmes oscillants, tels que des pendules reliés par une chaine. Ces interactions affectent le comportement oscillatoire des deux objets. En physique des particules, deux particules sont couplées si elles exercent l'une sur l'autre l'une des quatre forces fondamentales.
oscillateur harmonique
thumb|Pendules couplés par un ressort
Si deux oscillateurs harmoniques peuvent échanger de l'énergie, on dit que ces deux oscillateurs sont couplés. Cela se produit lorsque les deux oscillateurs sont réceptifs aux excitations de l'autre. Un exemple de couplage est donné par deux pendules reliés par un ressort. Si les pendules sont identiques, les équations de leurs mouvements s'écrivent :
Ces équations représentent le mouvement harmonique simple du pendule auquel s'ajoute un facteur de couplage dû au ressort. Ce comportement est également observé dans certaines molécules, telles que et , où les deux atomes identiques vibrent autour de l’atome central.
Couplage de deux oscillateurs électriques
thumb|Deux circuits LC couplés.
Dans les circuits LC, la charge oscille entre le condensateur et la bobine et peut donc être modélisée comme un simple oscillateur harmonique. Lorsque dans deux circuits LC non connectés, le flux magnétique généré par l'inducteur d'un circuit est capable d'affecter l'inductance de l'inducteur de l'autre circuit, les circuits sont dits couplés. Le coefficient de couplage k définit la manière dont les deux circuits sont couplés. Il est donné par l'équation :
où M est l'inductance mutuelle des circuits et et sont les inductances respectives des circuits primaire et secondaire. Si les lignes de flux de l’inducteur primaire traversent toutes les lignes de l’inducteur secondaire, le coefficient de couplage est égal à 1 et donc . Toutefois, dans la pratique, il y a des pertes, si bien que les systèmes réels ne sont qu'imparfaitement couplés.
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