P05 : REPONSE D*UN CIRCUIT RC A UN ECHELON DE TENSION

Electricité : TP2 Réponse d’un circuit RC a un échelon de tension
Un dipôle RC est constitué par une association en série d’un condensateur de capacité C et d’un
conducteur ohmique de résistance R.
On se propose de soumettre le dipôle RC à une tension constante fournie par une alimentation stabilisée
(Ug = 6V), le condensateur n’étant pas chargé initialement.
Objectifs :
 Visualiser les variations d’une tension au cours du temps en utilisant une carte d’acquisition associé à un PC.
 Etudier l’influence des paramètres R et C sur l’évolution de la tension aux bornes du condensateur.
 Définir la constante de temps  d’un circuit RC.
I. PREPARATION DU DISPOSITIF EXPERIMENTAL
2. Visualisation des tensions
Les sorties EA0 et EA1 du boîtier d’acquisiation correspondent aux 2 voies de l’oscilloscope équivalent.
Relier le point A du circuit à l’entrée EA1, le point B à l’entrée EA0 et le point D à la masse du boîtier (borne
noire).
Quand l’interrupteur est fermé sur E1, flécher et nommer les tensions mesurées sur EA0 et sur EA1.
3. Paramétrage de GTS2
1. Circuit électrique
Réaliser le circuit électrique ci-dessous (prendre R=1000 et C= 5 F).
L’interrupteur est initialement ouvert.
On se limite à l’étude des tensions pendant la charge du condensateur donc quand l’interrupteur est fermé.
On utilisera un fil pour décharger le condensateur (c’est à dire lors d’une nouvelle étude).
Dans l’étude qui suit, on notera Ug la tension aux bornes du générateur, uR celle aux bornes de la résistance R
et uC celle aux bornes du condensateur.

 Ouvrir GTS2 puis choisir
 Mode : temporel
 Synchronisation ; Front et montant
 Paramétrer les entrées EA0 et EA1 relatives aux tensions des entrées EA0 et EA1 :
EA0 calibre –10V/+10V et >0; affichage : nom Uc, unité V
EA1 : calibre –10V/+10V et >0; affichage : nom Ug, unité V
 Dans la fenetre des temps
Réglage : 100 points puis ajouter ;
Durée totale 20 ms ;
 L’acquisition commencera dès l’instant où on ferme l’interrupteur.
II. ETUDE DE LA CHARGE ET DE LA DECHARGE DU CONDENSATEUR – CONSTANTE DE TEMPS
A Etude de la charge
1. Acquisition puis modélisation de la tension aux bornes du condensateur
On fixe R=1000 et C= 5 F.
 Faire l’acquisition. Les courbes apparaissent sur l’écran.
 Transferer vos données dans regressi
 Distinguer Ug et uC (t).
 Indiquer, à l’aide d’un commentaire, « C=5 µF » sur la courbe relative à uC.
 Modeliser la courbe obtenue
 Déterminer les valeurs de A et de la constante de temps 
B Etude de la décharge
1. Acquisition puis modélisation de la tension aux bornes du condensateur
Modifier le circuit selon le schéma ci-dessous
2. Acquisition puis modélisation de la tension aux bornes du condensateur
On fixe R=1000 et C= 5 F.
 Faire l’acquisition. Les courbes apparaissent sur l’écran.
 Transferer vos données dans regresse
 Distinguer Ug et uC (t).
 Indiquer, à l’aide d’un commentaire, « C=5 µF » sur la courbe relative à uC.
 Modeliser la courbe obtenue
 Déterminer les valeurs de A et de la constante de temps 
C Constante de temps
Comparer les constantes de temps lors de la charge et de la décharge. Conclure

III. INFLUENCE DES VALEURS DE LA RESISTANCE DU CONDUCTEUR OHMIQUE ET DE LA
CAPACITE DU CONDENSATEUR.
1. Influence de la résistance R
On fixe C=5,0 F, on fait varier R.
 Prendre les valeurs de résitances suivantes : 2, 4, 6, 8 et 10 k
 pour chaque valeur de reistance
 Transferer vos données dans regressi
 Déterminer pour chaque valeur de R, la valeur de la constante de temps
 Sur papier millimétré, tracer la courbe t=f(R) et déterminer la relation existant entre  et R
2. Influence de la capacité C du condensateur
 Prendre les valeurs de résitances suivantes : 2, 5, 7, 10 F (voir la remarque)
 pour chaque valeur de la capacité
 Transferer vos données dans regressi
 Déterminer pour chaque valeur de C, la valeur de la constante de temps
 Sur papier millimétré, tracer la courbe t=f(C) et déterminer la relation existant entre  et C
3. Expression de la constante de temps
A partir des relations obtenues précédemment et de la connaissance des valeurs de R et C, déterminer l’expression de t
Remarque
Capacité équivalente :
pour des condensateurs en série : 
pour des condensateur en dérivation       

`
TP TS : REPONSE D’UN CIRCUIT RC A UN ECHELON DE TENSION
En Salle informatique
Matériel : expérience assistée par ordinateur
Par groupe (8 groupes) :
 ordinateur +boîtier Bora (synchronie)
 boîte de condensateurs (de 1 à 10F) (il faut 2μF, 5μF et 10 μF)
 boîte de résistances (de 2000 à 10000)
 interrupteur simple
 fils
Au bureau :
 quelques multimètres
 imprimante en état de marche +papier