Terminale S Spécialité

Terminale S
TP de Physique
17. Étude du dipôle
R-L-C.
Matériel :
- Un G.B.F
- Un oscilloscope
- Un condensateur de capacité C=47 nF.
- Une boite à décades
- Une bobine d’inductance L= 200mH .
I.
Etablissement du courant dans un circuit R, L, C alimenté sous tension constante
uC(t)
Montage :
i(t)
rg
e(t)
eg
L,rb
uL(t)
r
ur(t)
I-1.
Etude théorique :
I-1-1. Démontrer la relation :
d 2i
dt 2

R di
1
. 
.i  0 avec R = r + rb + rg
L dt LC
I-1-2. On appelle :
-
Pulsation propre du circuit la pulsation 0 =
1
LC
L
C
Calculer 0 , la fréquence f0 et la période T0 correspondantes. (On rappelle que  = 2/T)
Calculer Rc .
-
I-2.
Résistance critique la valeur de R particulière Rc = 2.
Mesures :
I-2-1. Indiquer sur un schéma le branchement de l’oscilloscope pour observer simultanément la
tension aux bornes du générateur et l’image du courant i(t).
I-2-2. Mesurer à l’ohmètre la résistance de la bobine rb.
I-2-3. Réaliser le circuit et régler r = 200.
Régler pour le générateur un signal carré 0-6V de fréquence de l'ordre de 80 Hz .
Relever les oscillogrammes observés.
Le régime observé porte le nom de régime pseudo-périodique. Justifier cette dénomination.
Mesurer la pseudo-période T à l'aide de l'oscillogramme. La comparer à T0.
I-2-4. Augmenter légèrement r. L'amortissement des oscillations est-il plus ou moins rapide?
I-2-5. Augmenter r afin de ne plus obtenir un régime pseudo-périodique.
Pour une valeur de r suffisamment grande relever les courbes obtenues.
Le régime obtenu porte le nom de régime apériodique. Justifier ce nom.
I-2-6. Relever la valeur rC de r pour lequel on passe du régime pseudo-périodique au régime
apériodique. Comparer cette valeur à Rc. Pourquoi y-a-t-il une différence ?
Lorsque R=Rc, le régime est dit critique. Relever les courbes correspondantes.
I-2-7. Conclure sur les différents régimes obtenus suivant les valeurs de R.
II.
Etude de la tension aux bornes du condensateur : aspect énergétique
II-1. On souhaite observer la tension aux bornes du condensateur en concordance de temps avec celle du
générateur. Indiquer le changement à réaliser au montage et le branchement de l'oscilloscope.
II-2.
Théorie :
-
II-3.
On note uC(t) la tension aux bornes du condensateur. ( convention récepteur )
d 2 u C R du C
1
eg
 .

.u C 
On montre alors que uC(t) est solution de l'équation
2
L dt
LC
LC
dt
Mesures :
Pour les mêmes valeurs de r qu'au I-2-2, I-2-4 et I-2-5 ajouter sur les oscillogrammes correspondants uc(t).
Attention à la concordance de temps entre uC(t), ur(t) et e(t).
II-4.
Considérations énergétiques :
Les résultats observés ci-dessus peuvent être interprétées d'un point de vue énergétique.
Lorsque r est faible, un régime oscillatoire peut s'établir, ce régime est accompagné d'échanges d'énergie
entre la bobine et le condensateur. La résistance provoque une dissipation d'énergie par effet Joule .
II-4-1. Quelle cause énergétique entraîne l'amortissement des oscillations?
II-4-2. Que se passe-t-il lorsque R augmente ?
II-4-3. Pourquoi n'observe-t-on plus d'oscillations lorsque R est suffisamment grand?