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OSCILLATIONS LIBRES DANS UN CIRCUIT RLC SERIE ETUDE EXPERIMENTALE D’UN CIRCUIT RLC SERIE Description du dispositif expérimental : - On utilise le dispositif représenté ci-dessous. A L, r uAM r’ Voie 2 M B On prend L = 0,1 H, C= 1,0F et r’ = 20 ohms. - On place d’abord l’interrupteur sur la position 1. Dessiner le circuit fermé qui est alors constitué. Que se passe-t-il au niveau du condensateur ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… - On bascule l’interrupteur sur la position 2. Dessiner le circuit fermé qui est alors constitué. Quels sont les dipoles présents dans ce circuit ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Comment ces dipoles sont-ils associés ? ………………………………………………………………………………………………………… Dans quel(s) dipole(s) se décharge le condensateur ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Quelle est la tension mesurée sur la voie 1 de la carte d’acquisition ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Quelle est la tension mesurée sur la voie 2 de la carte d’acquisition ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Exprimer R la résistance totale du circuit RLC en fonction de r et r’ : ………………………………………………………………………………………………………… Réalisation des mesures: - On déclenche l’acquisition sur la voie 2, pour une tension croissante devenant supérieure à 0,10 V. On réalise 150 mesures avec une période d’échantillonnage (durée séparant deux mesures consécutives) de 50 s. Tracer la courbe représentant l’évolution de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps. Comment évolue le signe de la tension aux bornes du condensateur ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… En quoi cette courbe est-elle différente de la décharge d'un condensateur à travers une résistance ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Quel est le dipôle responsable de cette modification ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… La courbe obtenue est-elle périodique? Expliquer succinctement pourquoi, pour cette tension, on parle de pseudo-période et non de période. Déterminer cette pseudo-période. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Expliquer pourquoi on dit que le circuit RLC est le siège d’oscillations libres amorties. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Influence de L et C sur la pseudo-période des oscillations libres : Refaire l’expérience avec un condensateur de capacité 2 µF. Calculer la nouvelle pseudo-période. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Refaire l’expérience avec un condensateur de capacité 0,5 µF. Calculer la nouvelle pseudo-période. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Placer une partie du noyau de fer dans la bobine. Calculer la nouvelle pseudo-période. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… La pseudo-période varie-t-elle lors de de ces expériences ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… L’amortissement des oscillations varie-t-il lors de ces expériences ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Importance de la valeur de la résistance R du circuit (R, L, C) : Refaire l’expérience en choisissant C = 1,0 F et L = 0,1 H et prendre r’ = 100 ohms. En comparant avec les courbes précédentes, préciser l’influence de la résistance R du circuit R, L, C. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Refaire l’expérience en choisissant C = 1,0 F et L = 0,1 H et prendre r’ = 1000 ohms. Tracer la courbe qui représente l’évolution de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps Y a-t-il des oscillations dans le circuit R, L, C ? Comment nomme-t-on ce régime ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… La limite entre ces deux régimes : le régime ……………………… et le régime ……………………. est le régime ……………………….. . Aspect énergétique : Reprendre les premiers réglages et réaliser une nouvelle acquisition. Quelle relation permet de déterminer l’intensité i du courant à partir des tensions mesurées ? ………………………………………………………………………………………………………… Créer une variable calculée intensité. Quelle relation permet de calculée l’énergie stockée dans le condensateur à partir des tensions mesurées ou de l’intensité ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Créer une variable calculée énergie stockée dans le condensateur. Quelle relation permet de calculée l’énergie stockée dans la bobine à partir des tensions mesurées ou de l’intensité ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Créer une variable calculée énergie stockée dans la bobine. Créer une variable calculée correspondant à la somme de l’énergie stockée dans le condensateur et de l’énergie stockée dans la bobine. Sur le meme graphe, tracer les courbes représentant l’évolution de l’énergie stockée dans le condensateur, de l’énergie stockée dans la bobine et de la somme de ces deux énergies en fonction du temps. Tracer les courbes obtenues. Que peut-on dire de l’énergie stockée dans la bobine lorsque l’énergie stockée dans le condensateur est maximale ? ………………………………………………………………………………………… Que peut-on dire de l’énergie stockée dans la bobine lorsque l’énergie stockée dans le condensateur est nulle ? ……………………………………...……………………………………………………… Que peut-on dire de l’énergie stockée dans le condensateur lorsque l’énergie stockée dans la bobine est maximale ? ………………………………………………………………………………………… Que peut-on dire de l’énergie stockée dans le condensateur lorsque l’énergie stockée dans la bobine est nulle ? ……………………………………...……………………………………………………… Que se passe-t-il au niveau énergétique lorsque le circuit RLC est le siège d’oscillatiions libres amorties ? ……………………………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Comment évolue la somme de l’énergie stockée dans le condensateur et de l’énergie stockée dans la bobine ? Pourquoi ? ………………………………………………………………………………………………………
