Le dipôle RL

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T.P. de physique n° 06
Le dipôle (RL) : Etablissement du courant dans un circuit inductif
Objectifs :
 Observer la réponse d'un dipôle (R,L) soumis à un échelon de tension
 Etudier l'influence des paramètres R et L sur la constante de temps  du dipôle.
I) Dispositif expérimental.
- Réalisez le montage ci-contre avec :
(K) : interrupteur.
K

Voie 1
A
C
(B)
(B) : bobine à noyau réglable :
r = résistance interne de la bobine :
(R) : boite de résistances
UG
D
uR
i
R
(D) : diode de protection
- Choisir le premier couple RL parmi ceux du tableau de la page 3.
- Réglez l'alimentation stabilisée à l’aide d’un voltmètre, pour délivrer une tension constante UG = 4,0 V.
- Placer l’interrupteur ouvert.
- Connectez l'interface de l'ordinateur pour observer les variations de la tension uR(t) aux bornes de la résistance
(fiche noire = masse, fiche bleu « H ou EAD1+»= Voie 1).
II) Quelques questions
Q3. En vous aidant de votre livre, dessiner l’allure
attendue pour l’établissement du courant i = f(t)
Q1. Quel est le rôle de la diode ?
Q2. Que mesure-t-on dans notre montage ? ……....
Que veut-on connaître ? ………..
Commenter.
Q4. Utiliser ces informations (et le TP dipôle RC si nécessaire), pour trouver le bon paramétrage de GTS2.
MODE D’ACQUISITION (MODE DE FONCTIONNEMENT) :
Fenêtre « BALAYAGE » : Y ajuster la durée à 10ms et le nombre (de points acquis) à 300 (environ).
SYNCHRONISATION
MODE DE SYNCHRONISATION :
PENTE :
SEUIL :
PREACQUISITION :
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Vous penserez à activer une seule voie, comme suit :
III) Saisie des mesures.
Fermer l'interrupteur. Le courant s’établit et GTS2 vous affiche l’évolution de Ur en fonction du temps.
Si l'acquisition n’est pas satisfaisante, en réaliser une autre.
Penser à la remise à zéro en cliquant sur l’icône de RAZ
Il faut maintenant traiter ces données. C’est le rôle du logiciel REGRESSI.
Pour transmettre vos données au logiciel de traitement il suffit de cliquer sur l’icône
Renseigner le tableau :
Ce commentaire vous permettra d’identifier vos
courbes car plusieurs acquisitions seront faites…
Adoptez donc une syntaxe logique !!! Par exemple
iici, j’ai choisi les valeurs de L ; R et UG !
Si l'acquisition semble satisfaisante :
- Rappeler la relation donnant i(t) en fonction de uR(t)………………………………………………………
Marche à suivre pour afficher la courbe i(t) :
Cliquer sur l’icône des « grandeurs »
Ajouter une grandeur en cliquant sur
Compléter la fenêtre de la façon suivante :
Revenir à l’affichage graphique pour visualiser i(t). Utiliser l’icône
Délacer l’origine des axes comme au TP sur RC.
- L'établissement du courant est-il instantané ?………………….
puis
.
et mettre I en ordonnée.
-
Utiliser la courbe i = f(t) pour donner la valeur de i si t est grand, c'est-à-dire si le courant i est
établi :....................................
-
Sous réserve d’une hypothèse concernant Ubobine et en appliquant la loi des tensions montrer que cette valeur
était prévisible.
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IV) Exploitation des graphes i = f(t) :
1) La constante de temps :
A l’aide des curseurs (Cliquer sur le bouton « flèche »
Sélectionner l’outil
), trouver l’abscisse  du point d’ordonnée 0,63xImax.
=
 est appelé constante de temps.
Tracer la tangente à l’origine de cette courbe. Tracer la droite horizontale passant par l’ordonnée Imax.
Cliquer sur le bouton « flèche »
. Sélectionner l’outil «
pour le tracé des tangentes.
Déterminer l’abscisse du point d’intersection de ces 2 droites :
Comparer avec la valeur de  :
Comment trouver la valeur de la constante de temps graphiquement ?
Compléter la première colonne de ce tableau puis réaliser les mesures avec les autres valeurs de R et L pour
renseigner les deux autres colonnes.
Tableau des résultats :
500
R en 
L en H
0,5
 en s
moyen de la classe en s
L/R
i à 5
UG/R
Comparer le rapport L/R à . Que conclure :
300
1
Quelle est la valeur de l’intensité pour une date au moins égale à 5 ? Conclure
2) Influence de la résistance :
- Quelle est l’influence de R sur l’allure des courbes ? sur la valeur de  ?
3) Influence de l'inductance de la bobine :
- Quelle est l’influence de L sur l’allure des courbes ? sur la valeur de  ?
V) Modélisation :
Nous allons modéliser la courbe i(t) = f(t) lors de l'établissement du courant dans le circuit.
Nous utiliserons la dernière mesure faite soit R = 300 Ω et L = 0,5 H
Cliquer sur l’outil « modélisation »
puis choisir
. Une multitude de modèles sont proposés.
Choisir celui qui vous semble convenable. TYPE MODELE : …………………………………
300
0.5
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Des bornes verticales en pointillés apparaissent.
Amener, si nécessaire, avec la souris, la borne de gauche sur le « zéro ».
Cliquer sur « ajuster » jusqu’à ce que le logiciel trouve une équation avec un écart relatif inférieur à 5% par rapport
à l’expérience.
Noter les valeurs des constantes trouvées par le logiciel.
Identifier les valeurs des constantes du modèle avec certains résultats établis dans le tableau au IV) 1).
Les plus rapides peuvent faire l'acquisition pour une ouverture du circuit.
VI) Comment varie la tension aux bornes de la bobine ?
Quelle modification du montage permettrait l'acquisition à l'ordinateur de uB(t) ?
Dessiner en rouge les nouveaux points de connexion.
Après vérification par le professeur, lancer l’acquisition. Il faudra penser à choisir « descendant » pour les
paramètres de l’acquisition dans le menu « synchronisation » ; « pente » et régler la valeur du seuil à 3,9 V.
Comment varie uB au cours l'établissement du courant ?.......................................................................
Quelle est la valeur de uB à t = 0s ?......................................
Cette valeur était-elle prévisible ?
Quelle est la valeur de uB en régime permanent ? …………………………….
Cette valeur était-elle prévisible ?