ÉTUDE D`UN CIRCUIT RLC

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GEL-16132 Circuits
Laboratoire 3
ÉTUDE D’UN CIRCUIT RLC
1. Objectifs
• Manipulation de l’oscilloscope, du multimètre et du générateur de signaux.
• Étude d’un circuit du deuxième ordre.
2. Circuit RLC avec excitation échelon
On considère le circuit RLC suivant.
39 mH
L
+
vs
10 Vpp
500 Hz
C
10 nF
+
vC
-
R
20 K
(réglable)
Figure 1 Circuit RLC.
Préparation
Déterminer et tracer en fonction du temps la tension vC lorsque vs est une source échelon de 10 V pour quatre
valeurs de R (500 Ω, 987.42 Ω, 5000 Ω et infinie)
Expérience
1. Réaliser le montage RLC de la figure 1. Brancher l’oscilloscope pour observer la tension du générateur et
la tension aux bornes du condensateur. Régler le générateur de manière à produire un signal carré de
fréquence 500 Hz et d’amplitude 10 V crête à crête, sans composante continue. Vérifier la fréquence de ce
signal à l’oscilloscope.
2. Débrancher une borne de la résistance (pour l’éliminer du circuit). Observer la tension vC aux bornes du
condensateur et la tension vs du générateur. Expliquer l’allure générale de vC et la présence des
oscillations. Comparer avec l’allure théorique de cette tension et expliquer les différences (importantes)
que vous remarquez.
3. Mesurer la période des oscillations. En déduire la fréquence naturelle non amortie du circuit.
4. Rebrancher la résistance. Observer la tension v C tout en faisant varier la valeur de la résistance R.
Expliquer vos observations. Identifier expérimentalement la valeur maximale de la résistance pour laquelle
le dépassement est nul (la tension vC reste toujours inférieure ou égale à la tension de régime permanent).
Cette valeur correspond à l’amortissement critique du circuit.
5. Régler la résistance à 5 kΩ et mesurer l’amplitude du dépassement observé sur la tension aux bornes du
condensateur (écart ∆vC entre l’amplitude maximale lors de la première oscillation et la valeur de la
tension en régime permanent).
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GEL-16132 Circuits
vC(t)
Dépassement
0
t
Rapport
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- Comparer la valeur mesurée et la valeur théorique de la fréquence naturelle non amortie ω n = -----------LC
- Comparer la valeur mesurée et la valeur théorique de la résistance critique (correspondante à
l’amortissement critique).
- Comparer la valeur mesurée et la valeur théorique du dépassement observée avec R = 5 kΩ.
- Commenter sur la réponse transitoire de ce circuit RLC en fonction de la résistance R.
3. Circuit RLC avec excitation sinusoïdale
Préparation
On choisit R = 2.5 kΩ. Déterminer la tension vC (en régime permanent) lorsque vs est une source sinusoïdale
d’amplitude 5 V. On considère trois fréquences: 5 kHz, 8.059 kHz et 15 kHz.
Expérience
1. Régler la résistance à 2.5 kΩ. Régler le générateur de manière à produire un signal sinusoidal d’amplitude
5 V. Faire varier la fréquence sur une large plage (20 Hz - 20 kHz) tout en observant la tension v C et la
tension d’entrée vs sur l’oscilloscope. Expliquer vos observations sur l’amplitude de vC et le déphasage de
vC par rapport à vs.
2. Fixer la fréquence d’alimentation à 5 kHz et mesurer l’amplitude de la tension vC et le déphasage de la
tension vC par rapport à la tension d’entrée vs (en indiquant en avance ou en retard).
3. Déterminer la fréquence pour laquelle la tension vC et la tension d’entrée vs sont déphasées de 90 degrés.
Mesurer l’amplitude de la tension vC.
4. Fixer la fréquence d’alimentation à 15 kHz et mesurer l’amplitude de la tension vC et le déphasage de la
tension vC par rapport à la tension d’entrée vs (en indiquant en avance ou en retard).
Rapport
- Comparer les valeurs mesurées et les valeurs théoriques de l’amplitude et du déphasage de la tension vC à
différentes fréquences.
- Commenter sur le comportement du circuit RLC en fonction de la fréquence.