TP7 - Physapchim.org

BTS IPM1
TP 7
Grandeurs sinusoïdales et déphasage
Sujet du TP
On considère des tensions et courants sinusoïdaux (fonction sinus ou cosinus). Pour comprendre
les notations et formulations utilisées, raisonnons en deux temps : en simulation avec le logiciel
Geogebra puis en pratique avec un circuit RC puis un circuit LR.
Un compte rendu sur feuille séparée est demandé !
1. Simulation avec le logiciel Geogebra
1.1.
Axe des abscisses en angle (
en rad)
Tracer la fonction f
pour
cos
3
3
La syntaxe est donnée par : Fonction[cos(x),-3pi,3pi] dans le logiciel et choisir un axe en
(options → avancé → axe x → Label :
unité:
).
Déterminer la période en rad de cette fonction ainsi que ses valeurs max et min sur l'axe
des ordonnées.
Relever ci-dessous la courbe obtenue :
1.2.
Amplitude
Sous Geogebra, définir la fonction h
curseur à a .
Régime sinusoïdal monophasé
a cos
, le logiciel proposant d'affecter un
1/3
Semestre 2
Tracer la courbe obtenue pour a 1 ,5 dans le repère précédent.
Notez les changements en agissant sur le curseur. On définira a comme l'amplitude du
signal.
a
Rem : en sinusoïdal alternatif, la valeur efficace (mesurée par un voltmètre) est
.
2
1.3.
Phase (synonyme : « angle »)
Définir dans le logiciel la fonction h
pas de 1.
1 cos
b
avec b curseur de -5 à +5 avec un
Tracer la courbe sur le repère précédent en choisissant
b 2
Associer les termes « avance » et « retard » au signe de b.
Remarques :
si b 0
si b 0
de h
Souvent
1.4.
, on dit que h
, on dit que h
par rapport à f
.
b est noté
et f
et f
.
sont en phase,
sont déphasées. b est alors le déphasage
Avec axe des abscisses en temps
On pose une relation de proportionnalité entre
en rad et t en s, telle que :
t
où
est appelée pulsation a pour unité rad/s.
Définir une nouvelle fenêtre dans Geogebra avec des abscisses allant de -0,5 à +0,5.
On choisit
Tracer la fonction f t
2/3
cos
6
t
pour l'exemple suivant
(on rappelle que t est noté x dans le logiciel).
Grandeurs sinusoïdales et déphasage
BTS IPM1
TP 7
Relever sa période T et montrer que
2
T
Tracer ensuite la fonction g t
t
a cos
2 f
.
où a et
sont des curseurs.
Faire varier ces curseurs et noter leur influence sur la courbe.
2. Application à l'étude de circuits RC et RL en sinusoïdal alternatif
2.1.
Circuit RL
a) Régler le GBF de sorte d'avoir u t 8 cos 200 t . Faire vérifier le réglage après
avoir proposé des appareils facilitant le réglage.
b) Dessiner le schéma d'un montage avec le GBF alimentant d'abord un condensateur
de capacité C 10 F en série avec une résistance R 100
. Un oscilloscope
visualise la tension u t aux bornes du GBF et la tension uR t aux bornes de la
résistance. Ajouter un voltmètre aux bornes du GBF et un ampèremètre.
c) Après accord pour le schéma, réaliser le montage.
d) Relever l'oscillogramme avec entre 1 et 2 périodes à l'écran puis mesurer le
« décalage temporel » t en ms entre les deux courbes.
e) Placer sur l'oscillogramme un axe horizontal en
déphasage
correspondant.
Faire une phrase avec « avance » ou « retard »
f) Donner un lien entre
t et
gradué en rad. Évaluer ensuite le
.
g) Pour les plus rapides : recommencer la partie 2 en remplaçant le condensateur par
une bobine d'inductance L 0,13H .
Régime sinusoïdal monophasé
3/3