TP n°12 :

Etude à l’oscilloscope d’un circuit R, C série alimenté sous tension continue

 

 

I.                   Montage

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           

 

La tension e(t) sera une tension carrée de 0-3V de fréquence 1000Hz.

R : boites à décade x 1kW et x100W en série ; C = 100nF.

 

II.                Etude et réglage de la tension d’entrée du montage.

 

Remarque : Régler e(t) se fait avant de câbler le montage avec la résistance et le condensateur.

 

II-1. Calculer la période de la tension e(t).

II-2. Dessiner sur papier millimétré le graphe d’une période de e(t).

            Echelle : en abscisse 1cm à10^-4s ; en ordonnée 1cmà1V.

II-3. Appliquer e(t) sur la voie 1 de l’oscilloscope et régler e(t) à l’oscilloscope de façon à obtenir à l’écran une seule période de e(t). On veillera à utiliser la synchronisation adéquate pour que la première demi-période de e(t) à l’écran soit un front montant. Faire vérifier vos réglages par le professeur.

 

III.             Etude théorique du montage

 

( Cette partie doit être prise en note par chaque élève et remise dans le compte-rendu )

 

III-1. Pour sa première demi période, à l’instant t = 0, la tension e(t) passe de 0 à la valeur E = 3V. Que se

passe-t-il pour le condensateur ?

III-2. Ecrire la relation entre u_C, Ri et E.

III-3. Rappeler la relation entre q, C et u_C pour un condensateur. En déduire la relation courant-tension,

c’est à  dire la relation entre i, C et Du_C /Dt pour un condensateur.

III-4. A l’aide des questions précédentes, trouver la relation entre Du_C /Dt, u_C, E, R et C.

III-5. D’après cette relation, peut-on dire que la courbe u_C = f(t) est une droite ?

III-6 L’équation de l’asymptote à la courbe u_C = f(t) est obtenue lorsque Du_C /Dt = 0. Trouver l’équation de

cette asymptote.

III-7.  La pente de la tangente à l’origine de la courbe est obtenue lorsque u_C = 0. Trouver l’équation de la

tangente à l’origine de la courbe.

III-8. Déterminer la valeur de t pour laquelle la tangente à l’origine passe par le point d’ordonnée u_C = E ?

III-9.  Rappeler l’expression de la constante de charge t en fonction de R et C.

III-10. Rappeler les expressions de u_C(t) et u_C(3t) en fonction de E.

III-11. Exemple : R = 1000W, C = 100 nF et E = 3 V

-         Calculer t, u_C(t) et u_C(3t).

-         Tracer l’asymptote horizontale à la courbe, puis la tangente à l’origine.

-         Placer les trois points connus de la courbe u_C = f(t) sur le même graphe que e(t).

-         Tracer l’allure théorique de la courbe u_C = f(t).

-         En déduire l’allure théorique de la courbe u_R = f(t).

III-12. e(t) débute sa deuxième demi période en passant de la valeur E=3V à 0V. Que se passe-t-il pour le

condensateur ?

III-13. Sans faire de calcul supplémentaire, déduire du travail sur la première demi période l’allure de

            u_C = f(t) et de u_R(t) et les tracer sur le même graphe que e(t).

 

IV.              Etude d’une charge et d’une décharge à l’oscilloscope

 

IV-1. Régler R = 1 kW. Faire un schéma du montage permettant de relever e(t) et u_C(t) en indiquant le branchement des voies de l’oscilloscope. Réaliser le montage hors tension et faire vérifier par le professeur.

IV-2. Tracer sur un même graphe les oscillogrammes d’une période de e(t) et u_C(t). Comparer à l’allure théorique.

IV-3. Mesurer t à l’oscilloscope dont on changera le réglage pour faire la mesure la plus précise possible. Relever l’oscillogramme de e(t) et u_C(t) tel qu’il est au moment où vous effectuez la mesure de. Comparer la valeur mesurée à la valeur théorique de t.

IV-4. Observer une période de e(t) et u_C(t) lorsqu'on augmente R. Que se passe-t-il ? Trouver une explication. Relever les oscillogrammes de e(t) et u_C(t) pour R = 7,5kW.

IV-5. Pour R = 1kW, tracer sur un même graphe les oscillogrammes d’une période de e(t) et u_R(t). Comparer à l’allure théorique. On inversera hors tension pour ce relevé les places de R et C dans le montage et on fera vérifier par le professeur avant mise sous tension.