T - La physique appliquée en STI

1GE TP-cours
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ET TU UD DE E D DE ES S D DI IP PO OL LE ES S P PA AS SS SI IF FS S E EN N R RE EG GI IM ME E S SI IN NU US SO OÏ ÏD DA AL L. .
Montage d’étude. On donne le montage utilisé pour toute l’étude.
Voie A
Voie B
I. Etude expérimentale du condensateur.
Le premier dipôle étudié est un condensateur de capacité C = 4,7 µF.
A/ Mesure du déphasage.
1) Réaliser le montage.
2) Régler le GBF pour que la tension soit sinusoïdale de fréquence f = 90 Hz et que la valeur efficace U
de la tension aux bornes du dipôle étudié soit U = 4 V
3) relever ci-dessous la tension aux bornes de C notée u (t) et de r image en fait du courant i (t).
4) Mesurer le déphasage à l’oscilloscope U/I introduit par le condensateur et noter sa valeur en radian
puis en degré
La tension aux bornes d’un condensateur est déphasée par rapport aux courant le traversant.
Le déphasage vaut U/I = ………….
Le signe indique que le courant est en ……………………… par rapport à la tension.
Dipôle étudié. ( R, L ou C)
u(t)
i (t)
G.B.F.
r = 12 
Résistance image du courant
Voie A
Voie B
Tension
visualisée
Couleur
Sensibilité
Vitesse de balayage

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B/ Etude du comportement du condensateur en fonction de la fréquence
Pour cette étude la tension U est fixée à 4 V. Attention ! ! ! Veiller à ce que U reste égale à 4 V.
1) Mesures : Pour des fréquences f variant de 50 Hz à 800 Hz, relever la valeur efficace du courant I
et regarder comment évolue le déphasage U/I.
2) Puis calculer la valeur de la pulsation  et du rapport
Error!
pour chaque fréquence.
Fréquence f
(Hz)
50
100
200
400
600
800
Courant I
(mA)
Calcul de la pulsation
 (rad/s)
Error!
3) Tracé de
Error!
= f (  ) à tension U constante.
On note le rapport
I
U
= Z, Z étant appelé l’impédance du dipôle en ohms.
4) Quelle est l’allure de cette caractéristique ? En calculant la pente de cette caractéristique, quelle
donnée retrouve-t-on ?
On en déduit que
Error!
= pente ., mais la pente = ………… , or Z =
I
U
donc ZC =
L’impédance du condensateur varie en fonction de la fréquence.
Récapituler les résultats précédents dans le tableau suivant.
Propriétés d’un condensateur de capacité C.
Expression de l’impédance ZC en fonction de .
ZC = ....................
Déphasage U/I introduit par le condensateur.
U/I = .................
II. Etude expérimentale de la bobine.
Le second dipôle étudié est une bobine d’inductance L = 0,1 H.
A/ Mesure du déphasage U/I de la tension u(t) par rapport au courant i(t).
1) Régler le GBF pour que la tension soit sinusoïdale de fréquence f = 1000 Hz et que la valeur efficace
U de la tension aux bornes du dipôle étudié soit U = 4 V
2) relever la tension aux bornes de L notée u (t) et de r image en fait du courant i (t).

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3) Mesurer le déphasage U/I introduit par la bobine et noter sa valeur.
Pour une inductance, le courant est en retard par rapport à la tension.
B/ Etude de l’impédance ZL en fonction de la fréquence f :
Pour cette étude la tension U est fixée à 4 V.
4) Mesures : Pour des fréquences f variant de 100 Hz à 1 kHz, relever les valeurs du courant I et
mesurer le déphasage U/I introduit par la bobine. Attention ! ! ! Veiller à ce que U reste égale à 4 V.
5) Calculer la valeur de la pulsation  et la valeur
Error!
pour chaque fréquence.
Fréquence f
(Hz)
100
200
400
600
800
900
1000
Courant I
(mA)
Calcul de la pulsation
ZL = Error!
6) Tracé ZL = f (  ) à tension U constante.
7) Exploitation. Quelle est l’allure de cette caractéristique ?
8) En calculant la pente de cette caractéristique, et en raisonnant de la même manière que pour le
condensateur , retrouver la valeur de l’impédance de la bobine.
ZL = pente .  donc ……….
 U/I =
Voie A
Voie B
Tension
visualisée
Couleur
Sensibilité

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Récapituler les résultats précédents dans le tableau suivant.
Propriété d’une bobine d’inductance L.
Expression de l’impédance ZL en fonction de .
ZL = ....................
Déphasage U/I introduit par la bobine.
U/I = .................
III. Etude de la résistance :
Reprendre le même protocole expérimentale que précédemment pour une résistance R = 100 Ω
1) Mesure de déphasage. Pour cette étude, on réglera f = 50 Hz et U = 4 V
2) Etude de la résistance en fonction de la fréquence
3) Faire varier la fréquence entre 50 et 1000 Hz et remplir le tableau ci-dessous
Fréquence f
(Hz)
50
200
400
600
800
1000
Courant I
(mA)
Déphasage U/I
(rad)
Calcul de la pulsation
 (rad/s)
ZR = Error!
4) Conclusion.
IV. Conclusion :
Le comportement d’un dipôle dépend de la fréquence à laquelle on l’utilise. Ce comportement dépend de
l’impédance Z du dipôle. En résumé :
- pour une bobine : ZL = et U/I =
vecteurs de Fresnel U et I
- pour un condensateur ZC = U/I =
vecteurs de Fresnel U et I
- pour une résistance ZR = U/I =
vecteurs de Fresnel U et I