L`organe essentiel d`un four à micro-ondes est le - MSLP

ETUDE D’ÉLÉMENTS
CONSTITUANT UN FOUR À MICRO-ONDES
Dans la suite du document, ce symbole signifie « Appeler l’examinateur ».
L’organe essentiel d’un four à micro-ondes est le magnétron, c’est un oscillateur
qui émet l’énergie électromagnétique à la fréquence de 2450MHz.
Celui-ci est constitué d’une diode à vide formée d’une cathode et d’une anode Il
faut soumettre la cathode émettrice d’électrons par effet thermoélectrique, à
des pointes de tensions négatives de – 4000 V par rapport à l’anode.
On dispose à l’intérieur de l’appareil d’un transformateur 230/2000V, il nous
faut doubler l’amplitude négative de la tension du secondaire.
Schéma de base donné par le constructeur
BUT
DE LA MANIPULATION
:
Réalisation d’un doubleur de tension
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I MESURE
DE LA CAPACITÉ DU CONDENSATEUR EMPLOYÉ
Réaliser le montage décrit ci-dessous
A
V
GBF
Régler le GBF pour qu’il délivre une tension sinusoïdale u(t)
- de fréquence 50Hz
- de valeur efficace Ueff = 7,1 V.
Choisir les calibres les plus appropriés des appareils
- Calibre utilisé pour la mesure de la tension U
- Calibre utilisé pour la mesure de l’intensité I
« Appeler l’examinateur pour vérifier le montage».
Ueff =
Ieff =
Calculer l’impédance Z du condensateur à 10 Ω près
Z =.
Exprimer C en fonction de Z et de f (fréquence)
On rappelle que
Z = 1 et ω = 2π f
Cω
Transformer la formule précédente pour obtenir C
C=
Calculer la capacité C du condensateur employé
C=
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II LE
DOUBLEUR DE TENSION
:
Réaliser le montage schématisé ci-dessous,
L’interrupteur K est ouvert, le générateur utilisé est un générateur de fonctions
(GBF) délivrant une tension sinusoïdale réglée précédemment.
On prend :
- un dipôle résistif de résistance marquée R = 10 kΩ ,
- un condensateur de capacité C de 1 µF
- une diode de redressement D (1N 4007ou 4004)
Voie 1 oscilloscope
K
GBF
Ue
Voie 2 oscilloscope
C
Uc
D
Ud
R
Effectuer les réglages suivants l’interrupteur K étant ouvert
Sur l’oscilloscope la référence de tension est l’axe horizontal passant
par le centre de l’écran.
Mettre l’oscilloscope en mode bicourbe (dual)
Le couplage en voie 1 est AC
Le couplage en voie 2 est DC
« Appeler l’examinateur pour vérifier le montage».
Régler la vitesse de balayage afin d’observer une période sur l’écran.
Balayage horizontal : ………………./division
Choisir la sensibilité verticale donnant la plus grande amplitude :
Sensibilité : voie 1 :……………/division
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Représenter ci-dessous l’oscillogramme de la tension d’entrée Ue(t) à
l’encre noire :
Mesurer la période:
T=
Calculer la valeur de la fréquence
f=
Mesurer la valeur maximale de la tension d’entrée Uemax =
Calculer la valeur efficace Ue eff =
On ferme l’interrupteur K
Pour la voie 2, choisir la même sensibilité que la voie 1
« Appeler l’examinateur pour vérifier le montage».
Représenter sur le même écran, l’oscillogramme de UR(t) à l’encre bleue
Mesurer la valeur minimale de la tension appliquée aux bornes de la charge
résistive R ,
URmin = ………………….
Obtient-on URmin = - 2 × Uemax ?
Justifier
On remplace la charge R par d’autres résistors de valeurs différentes, relever
les valeurs maximales URmax
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Valeur des résistances
URmin
R1 = 10kΩ
R2 = 100kΩ
R3 = 390 kΩ
Indiquer pour quelle résistance on a sensiblement URmin = - 2 Uemax
R=
Interprétation du fonctionnement du montage précédent :
Ecrire la loi des mailles
Exprimer ue(t) en fonction de uD(t) et uC(t)
Dans la partie de l’alternance positive où la diode conduit, que devient
cette relation ? (le condensateur se charge alors jusque Uemax )
Dans le reste de la période où la diode est bloquée, le condensateur se
décharge totalement, exprimer la plus petite valeur aux bornes de la
diode : UDmin
Remarque :
Ci-dessous la caractéristique d’une diode parfaite.
Caractéristique d’une diode parfaite
iD
Sens passant
Sens non passant
0
uD
La diode utilisée est supposée parfaite.
Dans le sens passant, iD est positive : donner la valeur de uD
Dans le sens non-passant, iD est nulle : donner la signe de uD
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III CIRCUIT LC
PARALLÈLE
Les électrons produits par le magnétron servent à mettre en résonance les 10
cavités résonnantes qui le constituent, à une fréquence de résonance de
2450 MHz
Nous étudierons le principe d’un circuit LC parallèle en résonance qui modélise les
cavités
Réaliser le montage ci –dessous
Matériel
Inductance L = 70mH
Condensateur C = 1µF
Résistor étalon R = 1kΩ
2 voltmètres en AC
Un générateur de fonctions
Un oscilloscope
Voie 1
L
GBF
V
Voie 2
R
C
V
« Appeler l’examinateur pour vérifier le montage».
On maintient la valeur efficace de la tension U1 = 3,5 V pour toutes les
mesures.
On rappelle que la condition de résonance du circuit LC parallèle s’écrit :
LCω
ω0² = 1
Elle correspond à la pulsation de la tension d’alimentation ω réglée sur la
pulsation propre du circuit ω0 (idem pour les fréquences)
Exprimer la fréquence de propre f0 en fonction de L et C
C’est la fréquence pour laquelle le GBF met en résonance le circuit LC
Pour les valeurs C = 1µF et L = 70 mH, calculer la fréquence de résonance
théorique dans le cas d’un circuit LC parallèle parfait
f0 =
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Dans le cas d’un circuit réel, la résonance sera détectée lorsque les tensions
u1(t) et u2(t) sont en concordance de phases
« Appeler l’examinateur pour vérifier le montage».
Régler la fréquence f du GBF pour atteindre cette condition :
f=
Relever
U2eff =
Calculer Ieff à l’aide de la loi d’Ohm
Ieff =
En déduire l’impédance ZAB du dipôle AB
ZAB =
En déduire l’impédance Z du dipôle LC
Z=
Mesurer le décalage horaire τ entre les deux tensions u1(t) et u2(t),
τ=
Calculer le déphasage ϕ de u2(t) par rapport à u1(t) :
ϕ = ωτ = 2πfτ exprimé en radian,
ou en degré par :
ϕ =360fτ ,ϕ =
En vous plaçant successivement à des fréquences de 500Hz puis de
700Hz répondre aux mêmes questions et consigner vos résultats de
mesures dans le tableau suivant :
Fréquence f (Hz)
Tension U1eff (V)
Tension U2eff (V)
Intensité Ieff (mA)
Impédance Z (Ω)
Déphasage ϕ
500
3,5
f0 = …….
3,5
700
3,5
Quelle remarque pouvez vous faire sur le signe du déphasage ϕ à
500Hz et à 700Hz ?
Quand déduisez vous quant à la nature globale du dipôle LC ,à ces
fréquences ?
et à f0
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