T.P. de physique N°7 : Etude d’une bobine A- Utilisation d’un oscilloscope. 1. Compléter le schéma suivant en indiquant les branchements de l’oscilloscope qui permettraient de visualiser sur la voie 1 la tension aux bornes du générateur et sur la voie 2 la tension aux bornes du résistor de résistance R. Représenter ces tensions par des « flèches tensions ». - L R M + GBF Voie 1 N Voie 2 P 2. Réaliser le montage. Aurait-on pu intervertir les positions de R et L dans le circuit ? Expliquer. 3. Régler la fréquence du GBF à 500 Hz, une tension créneaux 0/5V, R = 2,0 k et L = 0,40 H. 4. Noter sur l’oscillogramme ci-dessous l’allure des courbe Ug(t) et UR(t) et noter les sensibilités et le balayage utilisés pour obtenir les 2 oscillogrammes. Courbe 1 : Voie 1 : ………V/div Courbe 2 : Voie 2 : ………/div Balayage : 5. Expliquer pourquoi la voie 2 nous renseigne sur l’évolution de l’intensité du courant en fonction du temps. 6. Déterminer alors la valeur de l’intensité maximale du courant. Dans quel régime cette intensité est-elle atteinte ? 7. Ecrire la loi d’additivité des tensions dans ce circuit. Quelle expression particulière obtienton en régime permanent ? Par quel dipôle peut-on remplacer la bobine en régime permanent ? Est-ce cohérent avec vos observations ? B- Modélisation expérimentale par acquisition informatique. Réalisation du circuit : Régler le générateur de tension : E = 5,0 V. Mesurer à l’aide d’un ohmmètre la valeur de la résistance interne de la bobine : RL = Réaliser le circuit (hors interface) en réglant R de manière à ce que la résistance totale (R+RL) soit de 200 et L à la valeur 0,8 H. Ajouter sur le schéma, les branchements de l’interface d’acquisition informatique permettant de visualiser l’intensité du courant (voie 1) et la tension U aux bornes du dipôle RL (voie 2). Bien réfléchir au positionnement de l’ampèremètre. Réaliser ses branchements. Sélectionner le calibre 25 mA sur l’ampèremètre. Acquisition : Démarrer l'ordinateur et lancer le logiciel Généris 5+. Paramétrer l’acquisition de manière à enregistrer la valeur de l’intensité du courant électrique en fonction du temps. L’acquisition devra enregistrer 301 points de mesures en 25 ms. L’acquisition devant démarrer exactement au moment où vous fermerez K, il est nécessaire de synchroniser l’enregistrement. Régler la synchronisation de manière à ce que l’enregistrement débute lorsque la tension de la voie // passe par la valeur 0,5 V de manière croissante (c’est-àdire immédiatement après la fermeture de K) Lancer l'acquisition. Exploitation : Passer en échelle automatique. Comment évolue l’intensité du courant dans le circuit ? L’établissement du courant dans le circuit est-il spontané ? Estimer le temps nécessaire à l’établissement. Modéliser cette courbe par une fonction mathématique. Choisir parmi les modèles prédéfinis celui qui vous semble le plus adapté. La courbe modélisée s’approche-t-elle de la courbe expérimentale ? Noter la fonction mathématique rendant compte de l’allure de cette courbe. Quel est le temps mod caractéristique de l’établissement du courant dans le circuit ? Utiliser la méthode des 63 % pour déterminer la valeur du temps caractéristique τ63%. Utiliser la méthode de la tangente à l’origine pour déterminer, une nouvelle fois la valeur du temps caractéristique τtgte. Confrontation avec le modèle théorique : 𝐿 . Calculer la valeur du temps caractéristique : Comparer vos différentes valeurs expérimentales à la valeur de pourcentage d’écart : %é𝑐𝑎𝑟𝑡 = 𝜏𝑡ℎé𝑜 = 𝑅 |𝜏𝑡ℎé𝑜 −𝜏𝑒𝑥𝑝 | 𝜏𝑡ℎé𝑜 𝜏𝑡ℎé𝑜 en calculant le . En déduire un classement de précision des méthodes expérimentales utilisées pour déterminer un temps caractéristique. Compétences expérimentales testées : T.P. physique N°7 Non acquis Réaliser le câblage d’un circuit à 1maille Branchement d’un oscilloscope Mesures de tensions sur l’oscilloscope Réaliser des acquisitions avec généris 5+ Modéliser une grandeur sur généris 5+ Utiliser les méthodes de la tagente à l’origine et des 63% pour déterminer τ. Comparer des mesures expérimentales à une valeur théorique A revoir Bonne maîtrise Matériel : Groupes : 1 oscillo 1 GBF générateur de tension (réglable) AL994 boîte de résistances à décades bobine à noyau réglable (0,1 à 1 H) Ordinateur + interface Ampèremètre sur voie 1. Interrupteur Fils de connexion 1 multimètre