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SP4
TP9 Tracés de caractéristiques
Travaux pratiques
OBJECTIFS
DU
TP :
• Contenu expérimental
– Tracer la caractéristique d’un dipôle
– Mesurer une tension électrique
– Mesurer un courant électrique
MATÉRIEL
À DISPOSITION
:
• Résistance d’environ 1 kΩ
• Oscilloscope
• Diode
• 2 Multimètres + Notices
• Générateur continu
• Ordinateur avec Regressi et Latis PLP et carte
d’acquisition
• GBF
EXPÉRIENCE 1 : CARACTÉRISTIQUE D’UNE
RÉSISTANCE
On réalise le circuit suivant pour tracer la caractéristique de la résistance où l’on suppose que le voltmètre est parfait
(aucun courant ne le traverse). La résistance est en convention récepteur: i et U sont de sens opposés sur le schéma.
i
A
E
1 kΩ
0A
U
V
Dans un tableau Régressi, mesurer U et i pour différentes valeur de E. On fera varier E entre −10 V et 10 V. On
prendra soin d’estimer les erreurs commises sur les mesures et on les rentrera dans le logiciel. Tracer alors U = f (i).
Que constatez-vous? Quelle est l’équation de la courbe obtenue?
EXPÉRIENCE 2 : UNE
AUTRE MÉTHODE POUR TRACER UNE CARACTÉRISTIQUE
On souhaite tracer la caractéristique de la diode par une autre méthode.
Grâce à la caractéristique linéaire de la résistance, on peut mesurer une intensité du courant en mesurant la tension
à ses bornes. Où faut-il placer la résistance par rapport à la diode pour que le courant qui les traverse soit le même?
Faire un schéma.
On peut alors envoyer sur Latis PLP la tension aux bornes de la résistance,
pour en déduire l’intensité qui traverse la diode, et la tension aux bornes de la
diode. Si l’on remplace le générateur continu par un GBF, la tension va varier
automatiquement!
Régler le GBF pour qu’il délivre un signal sinusoïdal de fréquence
10 Hz environ d’amplitude 10 V maximum. Vérifier à l’oscilloscope ou sur
Latis PLP que le signal délivré et bien celui attendu.
Le GBF impose une masse à l’une de ses entrées. On réalise le schéma
ci-contre.
i
E
EA1
R = 1 kΩ
EA0
Quelle tension (EA0 ou EA1) mesure la tension aux bornes de la diode? Comment trouver i par la mesure de EA1
et EA0?
Réaliser l’acquisition sur Latis PLP puis exporter en fichier .txt (espace=tabulation, point décimal=virgule).
Ouvrir le fichier avec Regressi puis tracer la caractéristique de la diode.
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SP4 Circuits électriques dans l’ARQS
TP9 Tracés de caractéristiques
DOCUMENT 1: CARACTÉRISTIQUE D’UN DIPÔLE
Lorsqu’un dipôle est traversé par un courant i, il induit une différence de potentiel, une tension, U entre ses deux
bornes. Selon le dipôle le lien entre le courant et la tension sera différent. Pour le connaître, on trace la caractéristique
du dipôle: la courbe i = f (U) (ou parfois u = g (i)).
DOCUMENT 2: MESURER UNE TENSION
On utilise un voltmètre, un oscilloscope ou une carte d’acquisition pour mesurer la tension entre deux points. Si
l’appareil peut être considéré comme parfait, aucun courant n’entre dans celui-ci et il mesure, sans la perturber, la
tension entre ses bornes.
• Un voltmètre (symbole:
V
) mesure la tension U entre sa borne "V" et sa borne "Com" en faisant
U = VV − VCom . Il n’impose aucune valeur à VCom . Il faut partir du plus haut calibre et diminuer progressivement
pour rester au dessus de la valeur mesurée. En mode DC, le voltmètre mesure la valeur de la tension: ce mode
est utile si la tension est continue. En mode AC, le voltmètre mesure la valeur efficacea de la tension: ce mode
est utile si la tension est alternative.
• Un oscilloscope fonctionne de la même façon en mesurant la tension U entre son entrée en sa masse
(U = Ventrée − Vmasse ). Contrairement au voltmètre, l’oscilloscope impose la valeur zéro à Vmasse , si l’on branche
deux masses dans le circuit, la tension entre ces deux points sera forcément nulle! Il faut donc toujours brancher
les masses ensemble.
• Enfin, une carte d’acquisition fonctionne (presque) comme un oscilloscope, problème de masse compris. La seule
différence (pour nous) est que la carte d’acquisition envoie le signal sur l’ordinateur.
a
Seuls les voltmètres TRMS (true root mean square) mesurent correctement la valeur efficace pour tous les signaux, les autres ne la mesurent
correctement que pour les signaux sinusoïdaux.
DOCUMENT 3: MESURER UNE INTENSITÉ DU COURANT
Pour mesurer une intensité du courant (on dit parfois mesurer un courant) on utilise un ampèremètre ou la tension
au borne d’un dipôle adapté.
L’ampèremètre (symbole:
A
) mesure le courant qui le traverse entre la borne mA (ou A) et la borne
Com. Il sera positif si le courant entre par la borne mA (ou A), négatif sinon. Il est nécessaire d’ouvrir le circuit pour
installer l’ampèremètre, du coup on préfère le mettre au début dans le circuit, avant de le mettre sous tension. Il vaut
mieux toujours connaitre l’ordre de grandeur de l’intensité avant une mesure pour éviter de griller les composants. Le
protocole optimal consiste à placer l’ampèremètre dans le circuit , qui n’est pas alimenté (l’ampèremètre indique donc
0), puis à monter petit à petit la tension du générateur en contrôlant la valeur de l’intensité. Les calibres et le mode
(DC ou AC) fonctionnent de la même manière que pour le voltmètre.
Si un dipôle a le bon goût d’avoir une caractéristique linéaire (i proportionnel à U), il suffit de mesurer U pour en
déduire i.
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