Travaux Pratiques de Physique UE PHY1004L : Bases de

UNIVERSITE CLAUDE BERNARD – LYON 1
L1 Licence Sciences et Technologies
PORTAIL SVT
Biochimie–Biologie–Sciences de la Terre et de l’Univers
Travaux Pratiques de Physique
UE PHY1004L : Bases de Physique pour les SVT
Electricité :
I. OSCILLO 1 : Oscilloscope cathodique 1
II. OSCILLO 1 : Oscilloscope cathodique 2
III. MESURES : Mesures électriques
Optique :
IV. LENTILLE 1 : Lentille convergente et modèle d’œil
V. LENTILLE 2 : Systèmes optiques
VI. DEVIATION : Mesures d’indices, déviation, réfractométrie, dispersion
NOM DE L’ETUDIANT :
SEQUENCE ET GROUPE :

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Informations importantes
Tous les TPs doivent être préparés avant de venir en séance.
Durant la séance vous effectuez les manipulations.
A cette fin, vous trouverez les documents nécessaires sur SPIRAL CONNECT dans
le module UE BASE DE PHYSIQUE POUR LES SCIENCES DE LA VIE ET DE
LA TERRE/TOUS VOS DOCUMENTS/Public/DOCUMENTS TP.
· Attention, lors des séances de TP, seuls des documents complémentaires abrégés
seront mis à votre disposition sur les tables d’expériences.
· Les enseignants qui encadrent votre séance de TP ont pour rôle de vous guider, de
répondre à vos questions et de vous aider dans votre démarche de réflexion.
· Pensez à venir avec une règle, un crayon papier, une gomme et une calculatrice (non
programmable, comme pour les examens).
· Important : tout expérimentateur donne toujours ses résultats avec une incertitude.
Faites de même : dans chaque TP prenez l’habitude de donner vos mesures et calculs
de valeurs avec une incertitude. Ce dernier point est important pour les CC-TP.
· Vous êtes acteur de vos études et devez donc vous investir dans un travail personnel
important.

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I - TP OSCILLOSCOPE CATHODIQUE 1 :
VISUALISATION DE SIGNAUX ELECTRIQUES
L'oscilloscope est très certainement l’un des instruments les plus utiles à la disposition des
scientifiques, aussi bien au laboratoire qu'à l'atelier. Son rôle consiste pour l'essentiel à tracer une
courbe de tension (sur l'axe Y) évoluant dans le temps (sur l'axe X). Cette courbe peut être visualisée
en temps réel, sur l'écran. On voit alors exactement ce qui se passe dans un condensateur (TP
Oscillo 2) ou un circuit intégré, comme si on lui faisait passer une radiographie.
Objectifs
Le#but#de#ce#TP#est#de#visualiser#deux#types#de#tension#:#une*tension*continue#et#une*tension*alternative.#
L’oscilloscope#est#un#instrument*de*mesure*qui#permet#de#visualiser#et#de#caractériser#un#signal#électrique#
par#des#mesures*de*tension#et#de*temps.#
Compétences#à#acquérir#au#cours#de#ce#TP#:#
• Branchement#d’un#oscilloscope#pour#des#mesures#de#tension#et#notion#de#«#masse#».#
• Réglage#d’un#oscilloscope.#
• Savoir#reconnaître#une#tension#continue#d’une#tension#alternative.#
• Mesures#des#caractéristiques#d’une#tension#alternative#:#amplitude,#période#et#fréquence.#
Matériel
• Un#oscilloscope.#
• Un#générateur#de#tension#continue#E0#
• Un# générateur# basse# fréquence# (GBF)# permettant# de# délivrer# des# tensions# alternatives# et/ou#
continues.#
Document à disposition (voir fichier « Sur Table TP Oscillo » sur Spiral connect)
• «#Utilisation#d’un#oscilloscope#:#généralités#»#(documentation#sur#l’oscilloscope)#
*
Figure*1*:*Eléments*de*commande*de*l’oscilloscope*Hameg*HM400*utilisé*au*cours*de*ce*TP.*
*

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I Réglages préliminaires
Vous#allez#utiliser#l’oscilloscope#(Fig.#1)#pour#faire#la#totalité#des#manipulations#demandées.##
Les#étapes#suivantes#sont#nécessaires#pour#une#bonne#utilisation#de#l’oscilloscope#:#
• Allumer#l’oscilloscope#[1],#qui#est#muni#de#deux#entrées#CH1#et#CH2,#donc#de#deux#voies#de#mesures#
(CH$signifie$«$channel$»,$donc$CH1$=$voie$1$et$CH2$=$voie$2).##
• Aucun# câble# n’étant# branché,# appuyer# sur# les# boutons# [25]# pour# les# deux# voies# (GND$ signifie$
«$ground$»$donc$les$deux$voies$sont$alors$«$mises$à$la$masse$»).##
• Repérer* d’abord* les* boutons* permettant* les* mesures* de* tension# et# constater# qu’ils# sont# similaires#
pour#les#deux#entrées#CH1#et#CH2#:##
o [14]#est#le#bouton#permettant#de#choisir#le*calibre*en*VOLTS/DIV,#où#1#DIV#=#1#division#=#1#carreau,#
donc# de# choisir# la# sensibilité# verticale# de# la# mesure.# Noter* que* la* sensibilité* de* la* mesure* sera*
d’autant*plus*importante*que*l’on*pourra*choisir*un*petit*calibre*pour*la*réaliser.#
o [5]*est#le#bouton#permettant#de#choisir#la#position#verticale#du#spot#(ou#trait#lumineux).##
o [32]*permet#de#sélectionner#la#voie#que#l’on#souhaite#observer#(CH1#pour#la#voie#1,#CH2#pour#la#voie#
2,#DUAL#pour#visualiser#les#deux#voies#en#même#temps).##
o TRIGGER*permet#de#choisir#la#voie#sur#laquelle#on#va#déclencher#le#signal#d’entrée#à#mesurer#:##
‐* [16]# permet# de# déclencher* sur* la* voie* 1*:# en# mode# visualisation# CH1# de# [32]# ce# qui# permet#
d’observer#seulement#la#voie#1,#ou#en#mode#DUAL#de#[32]#comme#dans#le#TP#Oscilloscope#2,##ce#qui#
permet# d’observer# les# deux# voies# 1# et# 2# en# même# temps,# mais# c’est# le# signal# de# la# voie# 1# qui#
impose#la#visualisation#des#deux#signaux#;##
‐* [17]# permet# de# déclencher* sur* la* voie* 2*:# en# mode# visualisation# CH2# de# [32]# ce# qui# permet#
d’observer#seulement#la#voie#2,#ou#en#mode#DUAL#de#[32]#ce#qui#permet#d’observer#les#deux#voies#
1#et#2#en#même#temps,#mais#c’est#alors#le#signal#de#la#voie#2#qui#impose#la#visualisation#des#deux#
signaux#;#
‐*[19]#permet#de#déclencher*sur*un*signal*externe*(ni#la#voie#1,#ni#la#voie#2).*
‐*[11]#est#le#bouton#SLOPE#(pour#pente)#:#permet#de#choisir#le#déclenchement#de#l’oscilloscope#sur#la#
pente#montante#ou#sur#la#pente#descendante#du#signal#(TP#Oscilloscope#2).#
Dans*toute*la*suite*du*TP,*on*notera*pour*les*deux*voies*:*boutons*[14]*=*calibre*de*tension*(C1*et*C2),*et*
boutons*[5]*=*position*verticale*du*spot*(P1*et*P2).***
• Repérer*à*présent*les*boutons*permettant*les*mesures*de*temps#(un#seul#choix#possible,#donc#si#on#
est#mode#DUAL,#les#deux#entrées#CH1#et#CH2#seront#visualisées#avec#la#même#sensibilité#en#temps).##
o [15]#est#le#bouton#permettant#de#choisir#le*calibre*de*temps*en*TIME/DIV,#où#1#DIV#=#1#division#=#1#
carreau,#donc#de#choisir#la#sensibilité#horizontale#(temporelle)#de#la#mesure.#Ces#mesures#de#temps#
sont#utiles#pour#déterminer#une#période,#une#fréquence#ou#un#déphasage.#
o [13]#est#le#bouton#x‐position,#permettant#de#déplacement#horizontal#du#signal#si#nécessaire.#
Dans*toute*la*suite*du*TP,*on*notera*bouton*[15]*=*calibre*de*temps*(CT).*#
• L’oscilloscope#doit#se#calibrer#automatiquement#à#l’allumage.#Sinon,#effectuer#une#brève#pression#sur#
les#boutons#VOLTS/DIV#[14]#et#de#calibre#de#la#base#de#temps#TIME/DIV#[15]#afin#d’activer#la#fonction#
de#vernier#de#réglage#fin#VAR,#indiquée#par#le#clignotement#de#la#LED#indicatrice#de#sensibilité#autour#
du# bouton.# Tourner# à# fond# les# 3# boutons# dans# le# sens# inverse# du# sens# trigonométrique# jusqu’à#
entendre# un# «#bip#».# Une# nouvelle# pression# rétablit# la# sensibilité# calibrée,# le# clignotement# s’arrête.#
Cette# position# est# celle# des# mesures# calibrées# (c'est‐à‐dire# 1# DIV# =# 1# cm# correspond# à# 1# V# sur# les#
calibres#C1#et#C2#=#1#V/DIV#et#à#1#ms#sur#le#calibre#CT#=#1#ms/DIV).#
• Avant* toute* manipulation,* vérifier* toujours* le* centrage* vertical* du* spot* (trait* lumineux)* sur* la*
position*0*en*appuyant*sur*le*bouton*[25]*pour*l’allumer*(pour*les*deux*voies*1*et*2)*et*modifier*ce*
centrage*si*nécessaire*avec*le*bouton*[5].*Penser*ensuite*à*éteindre*le*bouton*[25].*
• Vous# devez# alors# observer# un# spot# balayant# l’écran# de# gauche# à# droite# (éventuellement# un# trait#
lumineux).#
Si$vous$devez$utiliser$un$autre$oscilloscope$vous$devrez$repérer$ces$mêmes$fonctionnalités,$présentes$sur$tout$
oscilloscope$quel$que$soit$son$modèle.$

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II Visualisation et mesure d’une tension continue
II.1 Observations
Prélever* sur* le* générateur*de* tension*continue* proposé* (alimentation* E0)* la* tension* inconnue* U* délivrée*
entre*la*masse*et*la*borne*positive.*Appliquer*cette*tension*à*la*voie*1*de*l’oscilloscope.*
Placer*le*bouton*[24]*en*position*éteinte*(afin*d’activer*la*fonction*«*alternatif*et*continu*»)*pour*visualiser*
cette* tension* continue.* L’étude#complète#des# deux#modes# possibles# associés#au# bouton#[24]# sera#faite# en#
partie#III‐2.##
• Dans# une# première# étape,# placer# le# calibre# [14]# sur# la# position# 5# V/DIV# (on# a# toujours# 1# DIV# =# 1#
CARREAU# =# 1# cm).# Observer# le# signal# obtenu.# Expliquer# vos# observations# et# mesurer# la# tension#
inconnue#U.#
#
#
#
#
• Procéder# comme# précédemment# mais# en# branchant# l’alimentation# sur# la# voie# 2.# Observer# et#
conclure.#
II.2 Influence du calibre de tension (C1)
Choisir* la* voie* 1* de* l’oscilloscope* et* faire* varier* les* valeurs* du* calibre* C1* [14]* selon* le* tableau* proposé.*
Effectuer*la*mesure*des*déviations*D*du*signal*sur*l’écran*et*remplir*le*tableau*ci‐après.**
Donner*l’expression*de*la*tension*continue*U*en*fonction*de*C1*et*de*D.*
# # U#=## #
L’incertitude*absolue*majorée*ΔD*affectant*la*mesure*de*D*doit*prendre*en*compte*les*différentes*sources*
d’incertitudes* :* valeur* de* la* plus* petite* graduation* marquée* sur* l’écran,* finesse* du* spot* ou* du* trait,*
parallaxe*d’observation*et*les*incertitudes*propres*à*l’appareil.*A*titre*indicatif*on*peut*prendre**ΔD*=*2*x*
0,1*cm*=*0,2*cm.**
L’incertitude* absolue* majorée* ΔU* provient* uniquement* de* l’incertitude* ΔD* sur* la* mesure* de* D* si* l’on*
considère*que*l’incertitude*sur*le*calibre*C1*donnée*par*le*constructeur*est*négligeable*(ΔC1*≈*0).*
• Donner#l’expression#de#ΔU#sachant#que#ΔU/U#=#ΔC1/C1#+#ΔD/D#(voir#cours)#
# # ΔU#=##
#
Compléter* le* tableau* ci‐après* en* calculant* les* incertitudes* absolues* ΔU* (en* volt)* et* les* incertitudes*
relatives* ΔU/U*(en*%)*correspondant*aux*différents*calibres*(penser*à*ne*garder*qu’un* chiffre*significatif*
dans*l’expression*des*incertitudes).*
C1#(ou#C2)#en#V/div#
20#V/div#
10#V/div#
2#V/div#
(D#±#ΔD)#en#cm#
#
#
#
(U#±#ΔU)#en#V#
#
#
#
ΔU/U#=#ΔD/D#en#%#
• Que#faut‐il#faire#pour#effectuer#la#mesure#sur#le#calibre#2#V/div#?#
#
• Quel#calibre#donne#la#mesure#la#plus#précise#?##
#
• En#conclusion#que#faut‐il#faire#de#façon#générale#pour#effectuer#une#mesure#avec#la#meilleure#précision#
possible#?#
#
*