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TP S9 – Caractéristique d’un G.B.F.
D.Malka – MPSI 2014-2015 – Lycée Saint-Exupéry
Capacités expérimentales
Mesurer une tension au voltmètre numérique
Mesurer une intensité à l’ampèremètre numérique
Préciser la perturbation induite par l’appareil de mesure sur le
montage et ses limites (bande passante, résistance d’entrée)
Étudier la caractéristique d’un dipôle pouvant être éventuellement
non-linéaire
Étudier l’influence de la résistance de sortie sur le signal délivré
par un GBF
Étudier l’influence de la résistance d’entrée sur la mesure effectuée
par un multimètre.
1 Influence de la résistance d’entrée d’un volt-
mètre sur la tension mesurée
L’étude d’un phénomène ou d’un système physique nécessite l’acquisition d’un
signal par un capteur. Il faut donc insérer un ou plusieurs capteurs dans le système
étudié. Ce faisant, on le perturbe et on modifie donc également la grandeur à me-
surer. Pour ne pas fausser totalement la mesure, il faut prendre en compte l’effet
du capteur ou bien concevoir le procédé de mesure de façon à rendre négligeable
cette perturbation devant les autres sources d’erreurs.
La courte manipulation qui suit vise à illustrer ce fait.
1. Choisir et mesurer à l’ohmmètre les résistances R1et R2des deux conduc-
teurs ohmiques à disposition.
2. Réaliser le montage fig.1.
3. Mesurer la tension Uaux bornes de l’alimentation continue 1.
1. On néglige la perturbation de Uengendrée par la présence du voltmètre. La justification
est donnée par la suite.
E
R1R2
Figure 1 – Caractéristique statique d’un GBF : montage
4. Les tensions U1et U2aux bornes respectivement de R1et R2sont données
par les relations suivantes (pont diviseur de tension) :
U1=R1
R1+R2
Uet U2=R2
R1+R2
U
Calculer les valeurs attendues pour U1et U2.
5. Mesurer alternativement U1puis U2au voltmètre. Comment expliquer la
différence avec les valeurs attendues ?
6. Rechercher la valeur de la résistance d’entrée Redu voltmètre dans sa
notice.
7. A quelle condition sur la résistance d’entrée du voltmètre Reson influence
est-elle négligeable ?
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2 Caractéristique d’un générateur de tension
On utilise un générateur basse fréquence (G.B.F.) comme générateur de ten-
sion continue. On cherche à construire la caractéristique de ce G.B.F.
2.1 Montage
U
G
RR
P
G.B.F
Figure 2 – Caractéristique statique d’un GBF : montage
1. Réaliser le montage Fig.2 avec Rp= 20 Ω.
2. Régler le GBF en générateur de tension continue : bouton offset tiré et
boutons signaux alternatifs désactivés. Tourner le bouton offset au maxi-
mum.
3. Sur le circuit Fig.2, schématiser le voltmètre mesurant la tension aux
bornes du générateur et l’ampèremètre mesurant le courant qui le parcourt
(montage courte dérivation). Ajouter alors le voltmètre et l’ampèremètre
au circuit.
On supposera que le circuit est peu perturbé par le voltmètre et l’ampère-
mètre.
2.2 Caractéristique
1. En faisant varier la résistance variable, relever une quinzaine de points de
fonctionnement du GBF bien répartis, c’est-à-dire sur la plage de tension
la plus grande possible.
2. Entrer ces valeurs dans un tableur-grapheur. Les incertitudes sur les me-
sures seront évaluées à l’aide la notice donnée fig.3.
Figure 3 – Notice du multimètre
3. Représenter la caractéristique UG=f(IG)du GBF.
4. Le générateur peut-il être considéré comme linéaire sur une plage de cou-
rant qu’on précisera ?
5. Sur la plage de fonctionnement linéaire, proposer une modélisation de Thé-
venin du GBF et écrire sa loi de fonctionnement en convention générateur.
6. Par modélisation de la caractéristique du GBF, déterminer la valeur de sa
résistance interne. ri.
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7. Par définition, la f.e.m. d’un générateur est la tension à ses bornes en
circuit ouvert. Procéder à sa mesure.
8. La résistance interne du G.B.F est aussi appelée résistance de sortie. Discu-
ter de son effet sur la tension aux bornes du G.B.F. Dans quel cas peut-on
la négliger ?
9. Justifier que la perturbation introduite par le voltmètre et l’ampèremètre
étaient bien négligeables.
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