realisation d`un oscillateur electrique

REALISATION D’UN OSCILLATEUR ELECTRIQUE
A Obtention d’oscillations électriques:
I observations des oscillations libres :
Réaliser le montage suivant en prenant les valeurs suivantes : condensateur de capacité 15,5F, bobine d’inductance L=1,1H et R =
0.Le générateur est l’alimentation de Cassy et l’interrupteur est le relais de Cassy.
Réaliser les paramétrages suivants :
Onglet Cassy :
- Grandeur sur la voie B: Tension UB1-Gamme UB1: -3 , 3 V -Valeur instantanée
- Relais : valeur 0 et cocher commuter pendant le relevé automatique.
Bouton afficher les paramètres de mesures :
- Relevé automatique – Intervalle 1ms- 100 mesures- Tps mesure: 100 ms
Onglet représentation :
- UB1 en fonction de t
Augmenter la tension du générateur à 1,5V, puis commencer la mesure (le relais bascule alors sur 1 et provoque la décharge du
condensateur).
Représenter l’allure de la courbe obtenue.
Quel phénomène observa-t-on ?
Calculer la pseudo-période des oscillations.
Comparer cette valeur avec la période propre du circuit
LC donné par :
T  2 LC
Conclure :
II Influence de la tension d’alimentation :
Recommencer les mesures pour une tension du générateur de 3V, les autres grandeurs étant inchangées (condensateur 15,5F, bobine
de L=1,1H et R = 0)
Quelles sont vos observations? Calculer la nouvelle période des oscillations. En déduire l’influence de U sur les oscillations.
III Influence de la capacité du condensateur :
Recommencer les mesures pour C=1,5 F, les autres
grandeurs étant inchangées (bobine de L=1,1H et R =
0). Représenter l’allure de la courbe obtenue sur le
schéma.
Quelles sont vos observations?
Calculer la nouvelle période des oscillations.
En déduire l’influence de C sur les oscillations.
IV Influence de l’inductance de la bobine :
Recommencer les mesures pour L=0,5H, les autres
grandeurs étant inchangées (condensateur 15,5F et R
= 0). Représenter l’allure de la courbe obtenue sur le
schéma.
Quelles sont vos observations?
Calculer la nouvelle période des oscillations.
En déduire l’influence de L sur les oscillations.
V Influence de la résistance du conducteur ohmique :
Recommencer les mesures en augmentant R (de 0 à
300de 50 en 5), les autres grandeurs étant
inchangées (condensateur 15,5F, bobine de L=1,1H).
En déduire l’influence de R sur les oscillations.
Pour quelle valeur de R noté Rc n’observe-t-on plus
qu’une seule oscillation? Représenter l’allure de la
courbe obtenue sur le schéma: c’est le régime critique.
Qu’observe-t-on pour R> Rc ?
Représenter l’allure de la courbe obtenue sur le
schéma. C’est le régime apériodique.
B Bilan énergétique du circuit :
Pour les valeurs L=1.1H; C=15.5F et R=30, mesurer
UB1 en fonction du temps
Comment placer la voie A de cassy pour mesurer une
grandeur proportionnelle à l’intensité qui traverse la
bobine ?
Expérimentalement placer cette voie A et paramétrer
Cassy.
Lancer une mesure.
Créer une nouvelle grandeur EC, l’énergie
emmagasinée par le condensateur et transcrivez sa
formule à partir de EC=1/2 C U2
Créer une nouvelle grandeur EL, l’énergie
emmagasinée par la bobine et transcrivez sa formule à
partir de: EL=1/2 L I2
Choisir la représentation EC et EL en fonction du
temps.
Représenter l’allure des courbes observées. Interpréter
ces courbes.
C - Principe de l’oscillateur LC à résistance négative :
L’entretien des oscillations nécessite l’apport d’une puissance électrique équivalente à la puissance dissipée par le circuit par effet
joule (P = r i 2). Cet apport de puissance peut être réalisé par un générateur auxiliaire délivrant une tension proportionnelle au courant
qu’il débite. Dans le circuit oscillateur, la résistance d’entrée négative permet de compenser la résistance parasite (r) du circuit LC.
Circuit équivalent : lorsque R0 = r , les résistances s’annulent. L’oscillateur ne sera pas amorti. Représenter les oscillations que vous
observez avec ce nouveau montage.
L,r
UG
C
- R0
Annexe :
B)la voie A de Cassy est placée aux bornes de R
Les formules à rentrer sont pour EC :0,5*15,5*10^-6*UB1^2
Et pour EL : 0,5*1,1*(UA1/30)^2
C) Pour obtenir –R0 on réalise le montage suivant :
L’entretien des oscillations nécessite l’apport d’une puissance électrique équivalente à la puissance dissipée par le circuit par effet
joule (P = r i 2). Cet apport de puissance peut être réalisé par un générateur auxiliaire délivrant une tension proportionnelle au courant
qu’il débite.
L’ampliop est parfait : i+ = i- =0 et
fonctionne
i
en régime linéaire donc
R
VA =VB
cela entraîne VS - VB = VS-VA
iA
i
d’où R i = R i’
S d’où i = i’
D’autre part d’après l’additivité des
tensions,
+
on a :
L,r
i+
UG = (VA -VB) + (VB -VM)= 0+R0i’
B
R
i’
UG
UG = +R0 i
i’
le montage fournit bien une tension UG
proportionnelle au courant débité.
C
R0
M