Observation et caractérisation des régimes.

advertisement
T.P. de physique N° 8 : Dipôle RLC série : Caractérisation des
régimes et étude énergétique des oscillations libres.
Entretien des oscillations.
1
– Observation et caractérisation des régimes.
1.1 Montage
–
–
–
–
Réaliser le circuit (hors interface) L = 0,50 H et C =
5,0 F, R = 10 .
Régler le générateur de tension : E = 5,0 V.
E
Brancher l'interface : voie / aux bornes du
+
condensateur (respecter les polarités pour
mesurer une tension positive). Ajouter un fil
reliant la borne noire de la voie / à la borne de
masse de l'interface (ce fil permet de fixer les
masses et d'éviter une fluctuation des mesures).
Brancher la voie // en 2 aux bornes du dipôle RL.
Charger le condensateur en basculant l’interrupteur en position 1.


voie /
r
L
C
R
 Observation :
Démarrer l'ordinateur et lancer le logiciel Généris 5+.
Paramétrer l'acquisition et régler la synchronisation :
- La mesure de la voie / durera 50 ms et comportera un nombre de points de mesure assez
grand (501).
- Les mesures devront débuter lorsque la tension mesurée en voie // passe par la valeur 1 V en
augmentant, c'est à dire dès le basculement de l'interrupteur en position. (Synchronisation)
Lancer l'acquisition à l'aide du feu vert et décharger le condensateur en basculant l'interrupteur en
position . (Grandeurs : C5L5 pour retrouver facilement la courbe)
 Commentaire : Commenter l’allure de UC(t). A quel type de régime cette courbe correspond-elle ?
1.2 Mesure de la pseudo-période.
 Afficher la courbe en échelle automatique et relier les points.
 A quoi peut-on attribuer la décroissance globale de la courbe ?
 A l’aide du pointeur, mesurer 3 ou 4 pseudo-périodes et en déduire la valeur de la pseudo-période
T. (En tenant le bouton gauche de la souris enfoncé, on a un pointeur relatif).
 Modifier la capacité du condensateur : C = 7 F (5+2) et ajouter une nouvelle acquisition de la
tension aux bornes du condensateur lors de la décharge. Modifier le nom de l’acquisition à la
demande : C7L5.
 Observations ? Mesurer la nouvelle pseudo-période.
 Faire la mesure de la pseudo-période pour les différentes valeurs de L et C indiquées dans le
tableau ci-après. (Au-delà de trois courbes à l'écran, il devient difficile de faire des mesures. Il
est souhaitable de ne pas afficher toutes les courbes simultanément.)
 Dans la dernière ligne du tableau, calculer la valeur de la période propre du circuit LC équivalent.
 Comparer la valeur de la période propre T0 d’un circuit LC à la pseudo-période T d’un circuit RLC
et conclure.
C (F)
5x10-6
7 x10-6
5 x10-6
5 x10-6
5 x10-6
L (H)
0,5
0,5
0,3
0,7
0,9
T (s)
T0 (s)
1.3 Influence de la résistance du circuit
 Supprimer toutes les courbes sauf C5L5.
 Reprendre les valeurs C = 5,0 F et L = 0,5 H et ajuster la résistance à R = 100 . Ajouter une
nouvelle acquisition. Grandeurs : R100.
 Observations ?
 Recommencer avec R = 200  puis avec R = 1000  et enfin R = 5000 . Conserver les courbes à
l’écran en modifiant le nom de l’acquisition (par exemple : R200...).
 Commenter l’effet de la résistance d’un circuit RLC. Combien peut-on différencier de mode de
décharge radicalement différents ? Comment se caractérisent-ils ?
 Rechercher la valeur de la résistance qui correspoond à la frontière entre ces deux régimes. La
2
comparer à la valeur théorique Rlimite = √  .
 Imprimer C5L5, R100, R200 et R5000 sur une demi page A4.
2- Etude énergétique.
 Montrer que l’énergie emmagasinée dans le condensateur et dans la bobine ont pour expressions
respectivement Ee = ½ c.UC² et Em = ½ L.c²(dUC/dt)² (Le logiciel permet de calculer et de tracer
chacune de ces grandeurs.)
 Réaliser le calcul de Ee en utilisant le module de calcul.
 Pour Em, vous réaliserez le calcul en 2 étapes : Créer tout d’abord la grandeur U’C (dérivée) puis
Em, toujours dans le module de calcul.
 Créer enfin la valeur E = EC + EL (énergie totale du circuit).
 Faire afficher les courbes d’énergie. Commenter.
 Imprimer ces courbes sur une demi-page A4. (donc 2 par page)
 L’énergie totale du circuit est-elle une constante du temps ? Comment peut-on expliquer sa
diminution ? Quel est le nom du phénomène à l’origine de cette observation ?
Compétences expérimentales testées :
T.P. physique N°8
Non
acquis
Réaliser un circuit à 2 mailles
Réaliser l’acquisition d’une tension au cours du temps
Mesurer la pseudo-période d’oscillations amorties avec généris
Créer de nouvelles grandeurs et afficher les graphes
correspondant sur généris
Connaitre les régimes possibles pour un circuit RLC
Commenter l’évolution des énergies Ee et Em dans un circuit RLC
A revoir
Bonne
maîtrise
Matériel
Groupes :






Générateur de tension continu variable
Boite à décade
Boite de condensateur en μF
Bobine à noyau réglable.
Interrupteur 3 points
Fils connexion
Téléchargement