TP Etude d`un dipôle RL à l`oscilloscope

TP
Etude d’un dipôle RL à l’oscilloscope
Matériel : générateur basse fréquence (GBF), oscilloscope bicourbe, bobines d’inductance 100 mH et 10 mH,
conducteurs ohmiques de résistance 1 k et 100 
Manipulation 1
Préparez une tension en créneaux = échelon de tension = tension rectangulaire de (0 V, 2 V), de fréquence
f = 1 kHz. On visualise cette tension à l’oscilloscope en voie YA. Faites apparaître au moins une période.
Réglages de l’oscilloscope :
sensibilité verticale = ..........................
vitesse de balayage = ..........................
Ne plus toucher aux réglages du GBF.
Manipulation 2
GBF
On monte en série : GBF, R = 1 kL = 100 mH
Compléter le schéma par les branchements de
l’oscilloscope permettant de visualiser la tension
L
R
uG(t) aux bornes du générateur en voie YA et la
tension uL(t) aux bornes de la bobine en voie YB.
Aspect de l’écran (uG(t) en bleu, uL(t) en noir) :
Mesurer la valeur maximale de uL = ..................
uL en régime permanent = ..................
Qu’est-ce qui va se passer si l’on change l’inductance à L = 10 mH ? Proposer d’abord l’hypothèse, la vérifier
ensuite. Le régime permanent, est-il atteint plus vite ?
Manipulation 3
GBF
On monte en série : GBF, R = 1 kL = 100 mH.
On désire visualiser la tension uG(t) aux bornes du
générateur en voie YA et l’intensité du courant i(t)
L
R
traversant la bobine en YB. Ajoutez les
branchements correspondants de l’oscilloscope dans
le schéma. Aspect de l’écran (uG(t) en bleu, i(t) en noir) :
Indiquez quelle partie de la courbe correspond à l’installation et à
l’annulation du courant.
Mesurer la valeur maximale de uR = .............
le courant maximal iMAX = ...............
Ajouter la construction graphique permettant de déterminer la constante de temps  à partir de l’oscillogramme.
La valeur trouvée  = ............... . En déduire la valeur expérimentale de L = ................ .
Quel devient l’aspect de l’écran si l’on change l’inductance à L = 10 mH ? puis la résistance à R = 100  ?
Proposer d’abord des hypothèses, les vérifier ensuite.
Manipulation 4
On monte en série : GBF, R = 1 kL = 100 mH.
On désire visualiser, l’intensité du courant i(t)
traversant la bobine en voie YA et la tension uL(t)
L
R
aux bornes de la bobine en voie YB. Brancher
l’oscilloscope.
Sur quel bouton supplémentaire devons-nous appuyer et pourquoi ?
.......................................................................................................................
.......................................................................................................................
...............................................................................................................
Aspect de l’écran (i(t) en bleu, uL(t) en noir) :
GBF
Manipulation 5
Préparez une tension sinusoïdale d’amplitude 1 V et de fréquence f = 1 kHz.
Manipulation 6
On reprend les branchements de l’expérience précédente, on visualise i(t) et uL(t).
Mesurer la période de la tension uL(t) : T = ................. avec une erreur T = ................
uRMAX = ................ avec une erreur  uRMAX = ................
uLMAX = ................ avec une erreur  uLMAX = ................
le déphasage  = ................ entre le courant et la tension
Comment change l’aspect de l’écran si l’on passe à f = 10 kHz ? Proposer d’abord l’hypothèse, la vérifier après.
Manipulation 7
Avec le GBF, passer en mode triangulaire (0 V, +2 V), f = 1 kHz,
L = 10 mH. On reprend les branchements de l’expérience précédente, on
visualise i(t) et uL(t). Recopier les courbes (i(t) en bleu, uL(t) en noir).
Mesurer la f.é.m. induite uind = .................
Questions :
2) Expliquer qualitativement l’évolution de uL(t). Est-ce que uL représente la f.é.m. induite ? Attention aux
signes !
3) a) Est-il possible de visualiser un courant sur l’oscilloscope ? Comment ?
b) Expliquer qualitativement l’évolution de uR(t).
c) Comparer  expérimental et  = L/R.
4) Pourquoi devons-nous utiliser un GBF avec une masse isolée de la Terre du secteur ?
6) a) Comparer T expérimental et T = 1/f.
b) Déterminer la pulsation  avec son erreur.
c) Déterminer iMAX avec son erreur.
d) En déduire L expérimental avec son erreur et comparer avec la valeur nominale de L.
e) donner l’estimation de l’erreur de .
7) a) Expliquer l’évolution et le signe de uind.
b) Calculer la valeur théorique de uind et comparer avec l’expérience.
Le problème de masse :
La masse de l’oscilloscope est reliée à la masse commune du secteur. Il en est ainsi pour certains GBF
(notamment pour ceux avec la prise de terre). En mettant alors la masse de l’oscilloscope entre R et L, soit le
résistor, soit la bobine est court-circuité par la masse du GBF (par le secteur). Il faut donc utiliser un GBF sans
masse reliée au secteur.