BOBINE EN RÉGIME SINUSOIDAL

BOBINE EN RÉGIME SINUSOIDAL
1) BOBINE ET CHAMP MAGNETIQUE
Question 1 :
Réaliser le circuit dessiné ci-dessous :
• SC est une source de tension continue qui sera réglée à 10 V .
• Calibre de l’ampèremètre : 10 A
A
i
SC
BOBINE
FAIRE VERIFIER
Question 2 :
Mettre le montage sous tension et approcher un aimant de la bobine. Faire une conclusion
Question 3 :
Réaliser le circuit dessiné ci-dessous :
• La source est maintenant un GBF « amplifié » : la sortie du GBF ( OUTPUT ) est reliée à l’entrée
de l’amplificateur par le câble coaxial noir ; vérifier que l’amplificateur est hors-tension ( bouton
M /A à l’arrière de l’appareil) .
• Calibre de l’ampèremètre : 10 A
A
i
GBF amplifié
v
BOBINE
Question 4 :
Mettre le GBF seul sous tension , régler la fréquence à 20 Hz. et l’amplitude de v au maximum
FAIRE VERIFIER
Mettre l’amplificateur sous tension et approcher un aimant de la bobine. Faire une conclusion .
Question 5 :
Mettre le montage hors tension.
A retenir :
Une bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique ; si le courant est continu, le champ ne
change pas de sens ( le pôle N et le pôle S sont fixes ) ; si le courant est alternatif, par exemple sinusoidal,
le champ change de sens au rythme de la fréquence de ce courant.
2) EFFET SUR LE COURANT
Question 6 :
Hors tension, compléter le circuit précédent en branchant la voie 1 de l’oscilloscope ( voir dessin ci-dessous ):
• Très important : la masse de la voie CH1( borne noire de l’adaptateur ) sera branchée du côté de
la borne noire de la sortie de l’amplificateur de GBF.
• Mettre l’oscilloscope seul sous tension : réglages d’amplitude et de base de temps : 5 V / DIV et 0,5
ms /DIV .
• Mettre le GBF sous tension et régler la fréquence à 200 Hz
CH1
GBF amplifié
A
i
v
V
Bobine
FAIRE VERIFIER
Question 7 :
Mettre l’amplificateur sous tension ; faire varier V et relever les valeurs de I correspondantes dans un tableau
( 10 points de mesure entre 0 et 9V ).
Question 8 :
Tracer( en rouge) la courbe V = f ( I ) avec les échelles suivantes :
1 V / cm pour V en ordonnée et 5 mA / cm pour I en abscisse.
A partir de la courbe obtenue , quelle relation peut-on écrire entre V et I ?.
En régime sinusoidal, le rapport
V
I
des valeurs efficaces de la tension et du courant est appelé
« impédance » du récepteur et noté Z . Cette grandeur permet d’évaluer la difficulté qu’éprouve le
courant pour traverser ce récepteur .
Question 9 :
Déterminer la valeur de l’impédance Z de la bobine. Quelle est l’unité d’impédance ?
Question 10 :
Refaire les mesures pour f = 400 Hz. Tracer ( en vert ) la courbe V = f ( I ) sur le même graphe.
Question 11 :
Déterminer la valeur de Z pour f = 400 Hz.
Que peut-on dire de l’impédance de la bobine ?
3) IMPEDANCE DE LA BOBINE
Lorsque le champ magnétique produit par la bobine est variable, un phénomène apparaît appelé « autoinduction » qui « gêne » le passage du courant ; plus le champ magnétique a des variations rapides et
plus le courant « a du mal » à traverser la bobine ; cet effet est appelé « effet inductif ».
Si le courant qui traverse la bobine est continu, le champ magnétique ne change pas de sens et ce
phénomène ne se manifeste pas : la bobine n’a pas d’effet sur le courant.
En conclusion, une bobine s’oppose aux variations du courant qui la traverse et ce d’autant plus que ces
variations sont rapides.
En régime sinusoidal, la grandeur qui permet d’évaluer la difficulté qu’éprouve le courant pour circuler
est l’ impédance ; compte tenu de ce qui vient d’être expliqué plus haut, l’impédance d’une bobine est
donc proportionnelle à la fréquence ( elle-même liée à la pulsation ) du courant qui la traverse : pour
calculer l’impédance d’une bobine, on utilise la relation :
Z=Lω
ω désigne la pulsation en rad/s ; l’unité d’impédance est l’ohm ( Ω ) comme pour la résistance.
L est la grandeur caractéristique de la bobine qui s’appelle l’inductance ; unité : henry ( H )
Question 12 :
Déterminer la valeur de l’inductance L de la bobine à 200 Hz et à 400 Hz.
Conclusion.
Question 13 :
Résoudre le petit exercice :
On suppose que la bobine étudiée est alimentée sous une tension de valeur efficace V = 6 V à la fréquence de
100 Hz ;
a) Faire un dessin du circuit
b) Déterminer la valeur efficace du courant dans le circuit.
c) Faire une vérification expérimentale.
4) UTILISATION DES BOBINES
On utilise les bobines pour :
- la production du champ magnétique nécessaire au fonctionnement de certains dispositifs :
moteurs, transformateurs, haut-parleurs, électro-aimants.
- leur effet sur le courant : lissage du courant, filtres, limitation du courant ( ballast de tube
fluorescent ).