TP n°15 – Mesures d`impédance

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TP n°15 – Mesures d’impédance
Objectifs :
 Mesurer l’impédance d’entrée de l’oscilloscope (méthode pont diviseur de tension)
 Mesurer l’impédance d’une bobine (méthode graphique)
1. Mesure d’impédance par pont diviseur de tension
Cette méthode est particulièrement adaptée à des mesures d’impédances réelles ou imaginaires pures.
1.1. Principe de mesure d’une résistance par pont diviseur de tension (rappels TP 4)
Dans le TP 4 « Mesure de résistance », on avait appliqué la méthode du pont diviseur de tension pour mesurer des
résistances. On rappelle qu’une résistance n’est rien d’autre qu’une impédance réelle. On avait mesuré ainsi la
résistance interne du GBF, ainsi que la résistance d’entrée de l’oscilloscope.
On considère la mesure d’une résistance inconnue . On se place alors naturellement en régime continu. Cette
résistance est mise en série avec un GBF (dont on mesure la tension ) et une résistance variable  connue. On
mesure la tension  aux bornes de .
 Dessiner le schéma, et montrer que lorsque la tension  aux bornes de  vaut    
 alors
  .
1.2. Mesure de la résistance d’entrée de l’oscilloscope (TP 4)
On modélise la voie d’entrée n°2 de l’oscilloscope par une résistance  comprise entre les deux bornes de cette
voie (la masse du circuit et la borne + de CH2).
 Brancher le GBF (mode continu) aux bornes d’une résistance variable  en série avec la voie 2 de
l’oscilloscope : la voie CH2 mesure alors  !
 Brancher la voie CH1 aux bornes du GBF pour visualiser la tension .
 Faire varier  autour de valeurs de l’ordre de . En déduire la résistance interne  de l’oscilloscope.
 La mesure est-elle compatible avec la valeur attendue (inscrite parfois sur l’oscilloscope) ?
1.3. Mesure de l’impédance d’entrée de l’oscilloscope
En régime sinusoïdal, l’impédance d’entrée n’est plus une simple résistance. On peut modéliser l’impédance
d’entrée de chaque voie de l’oscilloscope par une résistance  («  » ci-dessus) en parallèle avec une
capacité .
 Etablir l’expression de l’impédance d’entrée  d’une voie de l’oscilloscope en fonction de  et .
 Déterminer l’expression de l’impédance à basse et haute fréquence. Expliquer alors pourquoi la modélisation
de l’entrée de l’oscilloscope proposée au paragraphe précédent est compatible avec la présente modélisation.
La mesure effectuée au paragraphe précédent est une mesure à basse fréquence, puisque réalisée à fréquence
nulle. On souhaite maintenant mesurer la capacité d’entrée de l’oscilloscope, à l’aide du même montage qu’au
paragraphe précédent, mais en se plaçant à haute fréquence.

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 Faire un schéma équivalent du montage à haute fréquence, en négligeant  devant l’impédance de .
 A haute fréquence, établir l’expression du rapport des amplitudes  
 mesurées par les deux voies de
l’oscilloscope, en fonction de R, Cosc et .
 Mesure : en se plaçant à une fréquence de l’ordre de 100 kHz, repérer la valeur de la résistance variable
permettant d’obtenir   . Comment repérer que l’on est suffisament « à haute fréquence » ?
 En déduire alors la valeur de .
2. Mesure d’impédance par méthode graphique
2.1. Dispositif expérimental
On s’intéresse à l’impédance d’une bobine. On ne va mesurer que le module de cette impédance. La bobine étant
réelle, on rappelle qu’on peut la modéliser par une inductance pure L en série avec une résistance r.
 Calculer l’expression de l’impédance de la bobine réelle. Comment varie son module en fonction de la
fréquence ?
 Faire le schéma du montage suivant : association en série du GBF, de la bobine et d’une résistance R connue.
 Sur ce schéma, placer un ampèremètre et un voltmètre (mode alternatif RMS, ou TRMS) permettant de
mesurer les valeurs efficaces de la tension et du courant aux bornes de la bobine.
2.2. Mesures
Pour différentes valeurs de fréquence, on souhaite mesurer le rapport entre les amplitudes de la tension et du
courant aux bornes de la bobine (on notera que le rapport des amplitudes est égal au rapport des valeurs efficaces).
 Réaliser 6 mesures de ce rapport pour les fréquences : 0, 100 Hz, 200 Hz… 500 Hz
 Tracer le module au carré de l’impédance en fonction de la pulsation au carré. En déduire les valeurs de r et L.
 Réaliser 3 autres mesures à : 3kHz, 10kHz, 50 kHz, et les ajouter au graphique précédent. Observe-t-on un
comportement imprévu de l’impédance en fonction de la fréquence ?