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TP5 : Etude de circuits en régime transitoire MPSI1 2016-2017
TP 5 : ETUDE DE REGIMES TRANSITOIRES
Objectifs : l’oscilloscope en mode bicourbe, circuits RL et RLC en régime transitoire, mesure de L
Il existe de nombreux circuits composés d’un élément réactif et d’une résistance. Ainsi, les moteurs composés
d’enroulements réalisés avec du fil de cuivre se modélisent par un circuit RL : la résistance représente la valeur résistive du
fil de cuivre et l’inductance la bobine réalisée avec le fil de cuivre ; d’autres exemples peuvent également être rencontrés :
transformateurs, ballast pour tubes fluorescents (le rôle du ballast ferro-magnétique étant alors double : il permet de
fournir la haute tension nécessaire à l'allumage du tube puis, une fois le tube allumé, il permet de limiter le courant le
traversant).
I) ÉTUDE D’UN CIRCUIT RL EN RÉGIME TRANSITOIRE
Manipulation 1
1) Réglage du signal d’alimentation
 Brancher le GBF directement sur l’oscilloscope, régler le zéro de cet oscilloscope (GND) au milieu de
l’écran, puis régler le GBF pour qu’il délivre un signal carré d’amplitude crête à crête de 6 V. Régler ensuite
le zéro de l’oscilloscope en bas de l’écran et rajouter une composante continue au signal délivré par le GBF
de manière à ce que le signal carré soit positif et d’amplitude 6 V.
2) Etude qualitative du circuit RL
 Réaliser le montage correspondant à un circuit RL série alimenté par le GBF de résistance interne Rg avec le
réglage précédent, en utilisant une résistance R = 500  et une bobine de 1000 spires (d’inductance
L  40 mH et de résistance interne r  8 ). Brancher l’oscilloscope de façon à visualiser la tension ve aux
bornes du générateur ainsi que la tension uR aux bornes de la résistance R.
 Que se passerait-il si on branchait l’oscilloscope aux bornes de l’inductance (au lieu de la résistance), sans
modifier le circuit ?
 Observer à l’oscilloscope les tensions uR et ve aux bornes de R et du BF ; faire varier les valeurs de la
fréquence f et de la résistance R. Représenter les différentes allures observées pour uR et les justifier.
 Pourquoi le signal délivré par le GBF est-il déformé ?
 Quel doit être l’ordre de grandeur de la fréquence f du signal délivré par le GBF à utiliser pour étudier un
tel montage en visualisant l’intégralité de la réponse de la bobine ?
 Choisir alors une fréquence adaptée et l’utiliser pour la manipulation ci-dessous.
3) Détermination de la constante de temps du circuit et de l’autoinductance L de la bobine
Soit
50 le temps au bout duquel la tension uR passe de 0 à uR,max /2 .
 Evaluer sur l’écran de l’oscilloscope le temps
50 défini ci-dessus.
 Proposer un protocole permettant de déterminer expérimentalement la constante de temps du circuit.
Appeler le professeur pour valider le protocole.
 Mettre en œuvre le protocole proposé et évaluer l’incertitude sur la mesure de .
 En étudiant l’expression théorique du temps
50, proposer une méthode graphique qui permettrait de
déterminer à la fois L et r + Rg.
Appeler le professeur pour valider la méthode.
 Mettre en œuvre la méthode proposée à l’aide de Régressi, en faisant apparaître les ellipses d’incertitude
associées aux points expérimentaux.

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III) ETUDE DU CIRCUIT RLC SERIE EN REGIME TRANSITOIRE
Manipulation 2
 Réaliser le montage correspondant à un circuit RLC série alimenté par le GBF délivrant le même signal carré
positif que dans la manipulation 1, avec comme résistance R des boites AOIP x10, x100 et x 1000, comme
inductance L une bobine de 500 spires et comme capacité C = 0,01 F. Brancher l’oscilloscope de façon à
mesurer simultanément la tension ve aux bornes du GBF et la tension uC aux bornes du condensateur, et
choisir une fréquence adaptée à l’étude du système.
Appeler le professeur pour valider le montage
 Faire varier la valeur de la résistance R, observer les trois régimes possibles et représenter les différentes
allures observées pour la tension uC.
 Evaluer ainsi la résistance critique. En déduire la valeur de l’inductance L de la bobine, ainsi que
l’incertitude sur cette mesure.
 Se placer à une valeur de résistance R légèrement inférieure à la résistance critique (de manière à observer
2 ou 3 oscillations).
 Evaluer alors la pseudo-période T du signal obtenu. En déduire une nouvelle valeur de l’inductance L de la
bobine, ainsi que l’incertitude sur cette mesure.
 Baisser encore la valeur de la résistance R (de manière à observer environ 5 oscillations).
 Evaluer alors le décrément logarithmique . En déduire une nouvelle valeur de l’inductance L de la
bobine, ainsi que l’incertitude sur cette mesure. Conclure sur ces différentes évaluations de L.
À SAVOIR
1. Quel type de signal (délivré par le GBF) peut-on utiliser pour visualiser les charges et décharges de circuits RC ou RL en
régime transitoire ? Comment choisir la fréquence du signal ? Que se passe-t-il si elle est trop élevée ? trop faible ?
2. Comment brancher l’oscilloscope afin de visualiser simultanément la tension aux bornes du générateur et celle aux
bornes de la résistance dans un circuit RL série ? dans un circuit RLC série ?
3. Savoir évaluer sur un oscillogramme la constante de temps d’un circuit RC ou RL.
4. Quelle différence (chiffrée) existe-t-il entre une bobine ou un condensateur réels et une inductance ou une capacité
purs ?
5. Proposer une méthode permettant d’évaluer la résistance critique d’un circuit RLC série. Dans un circuit RLC série
réalisé à l’aide d’une bobine réelle, d’une résistance R et d’un condensateur réel, et alimenté par un GBF classique,
que faut-il prendre en compte quant à la résistance totale Rtot du circuit ? quand peut-on simplifier cette expression ?
En est-il de même dans le cas d’un circuit RL ?
6. Savoir mesurer sur un oscillogramme la pseudo-période T et le décrément logarithmique pour un circuit RLC série en
régime pseudo-périodique.
7. En mode bicourbe, savoir régler la synchronisation de l’oscilloscope ; savoir choisir entre les modes CHOP et ALTERN.
 Lors du branchement d’un oscilloscope dans un circuit, toujours vérifier que vous ne créez pas de court-circuit entre
sa masse et celle d’un autre appareil (souvent le BF).
(Si on veut observer simultanément la tension aux bornes des 2 constituants, il se pose un problème de masse, qui
pourra être résolu par l’utilisation d’une sonde différentielle, d’un transformateur d’isolement ou d’un BF non relié à la
terre, ou en jouant sur les fonctions inversion et addition de l’oscilloscope).
Lorsqu’on visualise 2 signaux dont un provient du BF, il est préférable de synchroniser sur ce dernier, car son amplitude
est à peu près constante lorsque la fréquence varie.
 Dans l’étude des circuits réels, ne pas oublier de vérifier s’il faut tenir compte ou pas de la résistance interne Rg du
générateur et de la résistance interne r de l’éventuelle bobine.