TP11 Circuit RC

SP5
TP11 Circuit RC
Travaux pratiques
OBJECTIFS
DU
TP :
• Contenu expérimental
– Réaliser l’acquisition d’un régime transitoire du premier ordre
– Confronter les résultats expérimentaux aux prévisions théoriques.
– Analyser les caractéristiques d’un régime transitoire.
MATÉRIEL
À DISPOSITION
:
• Résistances variables entre environ 1 Ω et environ
10 kΩ.
• 1 Multimètre et RCL mètre
• Latis PLP, Régressi et carte acquisition
• GBF
• Oscilloscope
• Capacité variable
On souhaite réaliser la charge et la décharge d’un condensateur. Pour cela
on va utiliser un générateur qui délivrera un signal carré E (t) entre 0 V et
E0 = 5 V. Le condensateur se chargera pendant une demi période (passage de
0 à 5 V) et se déchargera pendant la demi période suivante (passage de 5 V à
0).
On réalise le circuit ci-contre. On souhaite acquérir sur Latis PLP la tension
aux bornes du condensateur et la tension délivrée par le générateur afin de
tracer sur le même graphe ces deux tensions en fonction du temps.
On rappelle que la constante de temps du circuit est τ = RC et que le
régime permanent est quasiment atteint à environ t = 5τ. La tension aux
bornes du condensateur doit être continue alors que le courant le traversant
peut être discontinu.
i (t)
R
E (t)
C
U (t)
(1) Choisissez les valeurs de R, de C et de la fréquence f de E (t) de façon à ce que le condensateur puisse être
considéré en régime permanent après une demi période de E (t). On veillera lors du choix de R à ce qu’elle soit
grande devant la résistance de sortie du générateur.
(2) Mesurez alors R et mesurez la valeur de C (à défaut de RLC–mètre, la lire) pour calculer la valeur théorique τth
et réalisez le circuit. On s’assurera à l’oscilloscope que le générateur délivre bien la tension attendue.
(3) Complétez le schéma avec les deux voies de Latis PLP (EA0 et EA1 par exemple) utiles à l’acquisition des deux
tensions demandées. Reliez alors la carte d’acquisition à votre circuit. Dans les paramètres de Latis PLP, réglez le
déclenchement pour que l’acquisition commence lorsque la tension E (t) passe par 0 dans le sens montant. Régler
la durée d’acquisition à une période de E (t) puis réaliser l’acquisition. Exporter ensuite vos données vers Regressi
(format .csv).
(4) Comment pourra-t-on en déduire le courant i traversant C? Tracer alors sur le même graphe E (t), i (t) et U (t).
Vérifiez les continuités de U et i.
(5) Vérifiez que le régime permanent est atteint au bout de chaque demi-période. Mesurez alors τexp et comparez à
la valeur calculée. S’il y a une différence, comment peut-on l’expliquer?
1
SP5 Systèmes du premier ordre
TP11 Circuit RC
C U (t)2
du condensateur en fonc2
tion du temps. Vérifiez que l’énergie du condensateur en régime permanent correspond à l’expression théorique
C E02
EC =
après la charge et est nulle après la décharge.
2
Z t
C E02
(2) Tracer alors l’énergie reçue par la résistance ER =
après la charge
Ri 2 dt 0 . Théoriquement, elle vaut ER =
2
0
et ER = C E02 après la décharge. Le vérifier.
Z t
(1) Grâce à l’expérience précédente, calculer et tracer sur Régressi l’énergie EC (t) =
Eidt 0 en fonction du temps. Théoriquement celle-ci
(3) Tracer alors l’énergie fournie par le générateur EG (t) =
0
vaut EG = C E02 à la fin de la charge et reste constante pendant la décharge. Le vérifier.
(4) Expliquer alors comment se répartit l’énergie lors de la charge et de la décharge.
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