TP 6 Electricité : CIRCUITS RESONANTS
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TP 6 Electricité : CIRCUITS RESONANTS But du TP : 1. Mesurer des tensions et des déphasages avec un oscilloscope. 2. Visualiser les variations d’impédance d’une capacité et d’une inductance. 3. Mettre en évidence le phénomène de résonance dans un circuit RLC. Matériel disponible : • • • • • • un oscilloscope une boîte de condensateurs. une boîte de résistances. une inductance variable L = [0,1 - 1,4H]. un générateur basses fréquences ( GBF ) . deux multimètres électroniques. Rappel sur la sécurité des opérateurs et du matériel : Avant de mettre sous tension des circuits, vous devez demander une vérification des branchements à votre enseignant. TP circuits résonnants Page 1 / 5 1) Circuit RC Réalisez le circuit suivant : Y X Dans ce montage, la voie X de l’oscilloscope mesure la tension u e à l’entrée du quadripôle. La voie Y mesure la tension u s en sortie du quadripôle. 300 Cette tension u s aux bornes de la résistance R est proportionnelle à l’intensité i traversant le condensateur et la résistance. La mesure de u s nous fournit donc une image de l’intensité i. i= us R Pour un tension efficace Ue = 2 V constant (tension de crête Ûe = 2,83 v) et pour une fréquence f variant de 100 à 5000 Hz, 1. Relevez la tension efficace U s 2. Relevez le déphasage φ de ue (tension aux bornes du circuit RC) par rapport à us (image de l'intensité ) Complétez le tableau ci-dessous . Tableau de relevés de valeurs : f Hz 100 300 700 1000 1500 3000 5000 Us V φ degré Tracé en échelles linéaires: Tracez sur excel les courbes U S = f(f) et φ = g(f). Pour f tendant vers l'infini, on peut démontrer que Us tends vers Us Indiquez pour quelle valeur de fréquence on a : Us = max = 2V Us max 2 Cette valeur est appelée fréquence de coupure f coupure . Ce quadripôle est appelé filtre passe haut. 2) Circuit RL TP circuits résonnants Page 2 / 5 Réalisez le circuit suivant : Y X 0.15 H 300 Pour une tension efficace Ue = 2 V constante (tension crête Ûe = 2,83 v) et pour une fréquence f variant de 50 à 5000 Hz, 1. Relevez la tension efficace U s 2. Relevez le déphasage φ de ue (tension aux bornes du circuit RL) par rapport à us (image de l'intensité ). Complétez le tableau ci-dessous . Tableau de relevés de valeurs : f Hz Us V φ degré 50 100 200 500 1000 1500 3000 5000 Tracé en échelles linéaires: Tracez les courbes U s = f(f) et φ = g(f). Pour f tendant vers zéro, Us tends vers Us max = 2V Indiquez pour quelle valeur de fréquence on a : Us = U s max 2 Cette valeur est appelée fréquence de coupure f coupure . Ce quadripôle est appelé filtre passe bas. TP circuits résonnants Page 3 / 5 3) Circuit RLC Y X Réalisez le circuit suivant : 300 1. Calculez la valeur de l'inductance L cal pour obtenir la résonance à f = 500 Hz 2. Relevez expérimentalement l'inductance L lue qui donne la résonance à f = 500 Hz Pour la suite, on prendra cette valeur pour L. Pour une tension efficace Ue = 2 V constante (tension crête Ûe = 2,83 v) et pour une fréquence f variant de 100 à 5000 Hz, 1. Relevez la tension efficace U s 2. Relevez le déphasage φ de ue (tension aux bornes du circuit RL) par rapport à us (image de l'intensité ). Complétez le tableau ci-dessous . Tableau de relevés de valeurs : f Hz Us V φ degré 100 400 450 500 550 1000 2000 5000 Echelles linéaires: Tracez les courbes U s = f(f) et φ = g(f). Indiquez pour quelles valeurs de fréquence f 1 et f2 , on a : Us = U s max 2 La zone de f1 à f2 est appelée bande passante du quadripôle. Ce quadripôle est appelé filtre passe bande. Précisez si le comportement du circuit est inductif ou capacitif aux fréquences de 450 et 550Hz. ================ Niveau minimum à atteindre ========================== TP circuits résonnants Page 4 / 5 Faites une représentation de Fresnel du quadripôle pour une valeur fixée I=1A et aux fréquences de 450 et 550Hz. 4) Tracés en échelles logarithmiques - circuit RL – ( facultatif ) On appelle gain en tension G du quadripôle le rapport G = Us Ue = Ûs Ûe Ce gain peut s’exprimer en décibels. Echelle décibel: G db signifie gain en décibel : G db = 20 . log ( G ) En reprenant vos données de la partie 2 (circuit RL) Tracez la courbe G db en fonction de log f f Hz 50 100 200 500 1000 1500 3000 5000 log f G= G Us Ue db Pour une fréquence qui tend vers zéro, on peut constater que le gain tend vers une valeur maximale G db maxi = 1. Indiquez pour quelle valeur de f on a : G db = G db maxi - 3 db Démontrez que cette valeur est aussi la fréquence de coupure. TP circuits résonnants Page 5 / 5
