TP n°10 :

 Charge  d’un condensateur à travers une résistance

 

Matériel :

-         1alimentation continue                    -    1 interrupteur inverseur (K₁)

-          1 multimètre                                  -    2 condensateurs C = 2200mF et C’ = 1000mF

-          2 résistances R (1 kW, 1/4W, 5%) et R’ (2,2 kW, 1/4W, 5%)

 

 

Rappel: il est interdit de débrancher un condensateur aux bornes duquel la tension est non nulle.

 

I.  Montage

 

1.      Régler E= 5V puis câbler hors tension le montage précédent. (Attention : le condensateur est polarisé).

Relier les 3 fils de l’interface au montage pour obtenir :            - en voie 1 : E₁ = u_C+u_R .

- en voie 2 : u_C.

2.      Faire vérifier le montage et lancer le programme winlabo2 qui se trouve dans le répertoire physique.

3.      Que se passera-t-il lorsque vous placerez l’interrupteur en position 1 ? Indiquer la valeur de E₁.

4.      Que se passera-t-il lorsque vous placerez l’interrupteur en position 2 ? Indiquer la valeur de E₁.

 

II . Etude expérimentale de la charge du condensateur.

 

                Avant toute chose, indiquer quelle est la valeur de E₁ pour la charge du condensateur.

 

II-1 Acquisition des mesures

 

1.      S’assurer que C est déchargé.

2.      Cliquer Acquisition> Options> Variation de tension> Réglages> voie1> croissant> seuil 0,5V.

3.      Cliquer Acquisition> Réglages> Nombre de points : 1000> Dt = 10 ms.

4.      Cliquer OK pour lancer l’acquisition et placer K en position 1.

Vous obtenez un tableau de points de mesures.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

II-2. Travail sur le tableau de mesures et les courbes

1.      Cliquer Variable> modifier et changer le nom de  U₁ en E₁  et celui de U₂ en u_C.

2.      Enregistrer le fichier sous 1ie1 accolé au début d’un nom de famille du binôme (4lettres max). Ex : pour Monsieur Dupont, cela donne 1ie1dupo.

3.      Selon les postes :

- Sélectionner la colonne d. Cliquer Menu Variable> Ajouter> Calculée

- ou  cliquer sur le nom de la colonne d puis Calculée

Nom de variable : Ri

Formule : E₁ - u_C.

Enregistrer le fichier.

4.      Cliquer fichier> nouveau graphe> axe des X : t, axe des Y : E₁.

5.      Selon les postes :

- Cliquer Menu> modifier graphe> ajouter une courbe > u_C puis effectuer la même opération pour Ri.

      - ou Cliquer Choix> modifier graphe> ajouter > u_C puis Ri.

6.      Cliquer l’icône représentant une droite oblique et tracer la tangente à l’origine de la courbe u_C.

7.      Donner un titre au graphe dans lequel vous préciserez les valeurs de R et C et vos noms. Indiquer également par une étiquette le nom de chaque courbe.

8.      Enregistrer le fichier et imprimer les courbes (demander les consignes pour la configuration d’imprimante).

9.      Calculer le temps t = R.C

10.  Dans le tableau de mesures, relever les valeurs de u_C à l’instant t puis à l’instant 3.t et les comparer à E.

11.  Pourquoi dit-on que t est le temps de charge à 63% ?

12.  Dans la pratique, on considère que le condensateur est chargé à t =3.t.  Commet-on une erreur importante en faisant cette approximation?

13.  Procéder de la même façon pour i et comparer les valeurs relevées à E/R.

14.  Déterminer sur le graphe l’instant pour lequel la tangente à l’origine de la courbe passe par un point d’ordonnée E₁ = E = 5V.

15.  Appeler le professeur pour faire vérifier que le condensateur est déchargé et remplacer R par                   R’ = 2200W et C par C’ = 1000mF.

Reprendre la même étude. Vous enregistrerez les résultats obtenus sous 1ie2 accolé au début d’un nom de famille du binôme (4lettres max). Ex : pour Monsieur Dupont, cela donne 1ie2dupo.

16.  Comparer les deux cas de charge de condensateurs. Justifier vos observations.