TP dipole RLC

TP TS chapitre 8
OSCILLATIONS LIBRES DANS UN CIRCUIT RLC SÉRIE
I. BUT DE LA MANIPULATION
Etudier expérimentalement la décharge du condensateur d’un circuit RLC série. Interprétation
énergétique du phénomène.
Utiliser un oscilloscope
Utiliser un ordinateur relié à un système d’acquisition.
II MANIPULATION A : Influence de différents paramètres :
A. Circuit électrique :
Matériel :
GBF
Bobines : 50 mH et 100 mH
2 Condensateur de 10 nF, 1 de 5 nF
Résistances 330Ω,
Oscilloscope
 Réaliser le montage ci-contre : le GBF délivre des signaux TTL de fréquence f = 20,0 kHz et de
valeur maximale Il n’est pas nécessaire de régler cette valeur avec précision.
 Régler l’oscilloscope de façon à observer environ une demi-période de la tension délivrée par le
GBF.
 Ajuster la valeur de R pour obtenir un maximum de pseudo-périodes.
B.
Influence de L et de C :
Pour chaque valeur de L et C, relever la valeur de la période T0 des oscillations, à l’aide des
curseurs de l’oscilloscope (voir notice) et remplir le tableau.
Compléter le tableau suivant :
L (mH)
50
50
100
100
C (nF)
5
5
20
20
T0 (10-6 s)
Représentation graphique :
 Sous regressi, tracer la courbe T0 2 en fonction de LC et modéliser cette courbe. Conclure
 Noter la valeur de la pente de la droite modélisée et la comparer à 4π2.
 En déduire l’expression de T0 en fonction de L et de C.
C. Influence de R (pour le même circuit choisir : L = 50 mH et C = 10 nF)
 R = 0. (court-circuiter R) Observer.
 R ≠ 0 : Augmenter la valeur de R jusqu’à la disparition complète des oscillations. Quelle est
l’influence de R sur les oscillations ? Et sur T0 ?
IV. MANIPULATION B : Étude énergétique d’un circuit RLC série :
A. Circuit électrique :
Matériel :





Générateur de tension continue 10 V
R=1kΩ
L = 0,80 H
Régler la valeur de L en enfonçant plus ou moins le noyau de fer doux. Vérifier sa valeur au RLC
mètre. noter cette valeur vraie.
C = 5 nF
Ordinateur et interface
 Réaliser le circuit ci-dessous : utiliser l’interrupteur de l’interface pour les points 1, 2 et 3.
 Brancher les deux voies de l’interface aux bornes de la résistance (EA1) et aux bornes du
condensateur (EA0)
TP TS chapitre 8
B. Acquisition
 Configurer l’acquisition. Ouvrir GTS2 puis choisir
Mode : temporel
Synchronisation ; Front et descendant déclenché sur EF0
Paramétrer les entrées EA0 et EA1 relatives aux tensions des entrées EA0 et EA1 :
EA0 calibre –1V/+1V et >0; affichage : nom Uc, unité V
EA1 : calibre –100mV/+10OmV et >0; affichage : nom UR, unité V
 En utilisant les caractéristiques du circuit, calculer la pseudo-période des oscillations
libres.
On souhaite effectuer une acquisition correspondant à 5 pseudo-périodes environ,
 Choisir la durée totale de l’acquisition entre ces propositions:
0,5 ms - 1 ms - 2 ms - 5 ms - 10 ms
C.
exploitation du graphe
 Exporter le graphe sous régressi. Donner les noms Uc à la première tension et UR à la
deuxième.
 Créer la nouvelle grandeur intensité i :
i=UR/R avec R=1000Ω donc entrer i= UR/1000
 créer alors les nouvelles grandeurs EC et EL qui sont les énergies emmagasinées
dans le condensateur et dans la bobine
 enfin créer la grandeur énergie totale E=EC+EL.
E. Exploitation des représentations graphiques :
1) observation et comparaison des tensions Uc et UR :
 dans l’onglet coordonnées, imposez échelle à gauche pour Uc et à droite pour UR, ou
le contraire, mais de telle façon à avoir deux courbes comparables en hauteur.
1. lorsque Uc est maximale, UR est nulle et change de signe. expliquer pourquoi
(les petits schémas de mouvement des charges sont toujours bienvenus).
2. Lorsque Uc est nulle UR est maximale. Est-ce normal ? expliquer.
2) Modélisation de Uc
 Après avoir cliqué sur l’onglet simulation, choisir oscillations amorties.
3. Retrouver la valeur de T0
4. Quelques grandeurs intéressantes (voire fondamentales) du circuit oscillant:
τ: Déduire de la modélisation la valeur de τ et en déduire la durée du régime
transitoire que constitue ces oscillations.
Q : on appelle Q le facteur de qualité. C’est le nombre d’oscillations pendant le
temps du régime transitoire (en gros). Calculer Q.
Michel LAGOUGE TP Terminale S
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3) Observation des énergies.
5. Faire le graphe de E(t)
6. Modéliser par une exponentielle décroissante.
7. Vérifier que l’énergie décroit 2 fois plus vite que les tensions.