Pour chaque poste

POC9 (Banque 2006)
Sujet : Confrontation des mesures à un modèle théorique dans un circuit RC
Étude à l’aide d’un système informatisé
Fiche n° 2 : LISTE DE MATÉRIEL DESTINÉE AUX PROFESSEURS ET AU
PERSONNEL DE LABORATOIRE
Pour chaque poste

Un ordinateur muni d’une interface et d’un logiciel d’acquisition et d’un tableur –
grapheur.

Un condensateur de capacité C = 5,0 µF dont la valeur a été préalablement vérifiée au
capacimètre et est inscrite clairement sur le composant. Afficher la valeur mesurée avec
deux chiffres significatifs sur une étiquette collée au composant et modifier la valeur
dans la fiche n° 3, si elle n’est pas exactement égale à 5,0 µF.

Un conducteur ohmique de résistance R = 10 k. Afficher le symbole « R » sur une
étiquette collée au composant.

Des fils de connexion.

Un générateur de tension continue à masse flottante, ou à défaut une pile de 9V.

Un interrupteur à deux positions (ou commutateur) clairement repérées avec les chiffres
1 et 2.
Pour une salle, prévoir un poste de remplacement.
Ce sujet a été testé avec les valeurs indiquées dans cette liste de matériel. Vous pouvez adapter les
valeurs des composants (ou le matériel) en fonction de l’équipement de votre laboratoire.
Les versions .rtf et .doc des fiches n° 2 et n° 3 jointes à la version .pdf vous permettent d’adapter le
sujet à votre matériel.
Cette adaptation ne doit entraîner EN AUCUN CAS de modifications :
- de la répartition des points entre les fiches n° 4 et n° 7 ;
- de la répartition des () par rubrique de la fiche n° 4 (par appel, par matériel, pour une
observation en continu) ;
- des questions de la fiche n° 7.
POC9 (Banque 2006)
Sujet : Confrontation des mesures à un modèle théorique dans un circuit RC
Étude à l’aide d’un système informatisé
Fiche n° 3 : ÉNONCÉ DESTINÉ AU CANDIDAT
Ce sujet est accompagné d'une feuille individuelle de réponses sur laquelle vous devez
consigner vos résultats.
But de la manipulation :
Enregistrer deux tensions à l’aide d’un ordinateur muni d’une interface, dans un circuit RC soumis à un
échelon de tension
Exploiter ces acquisitions pour confronter les résultats au modèle théorique construit à partir des paramètres
du circuit.
Données :
La constante de temps théorique d’un dipôle RC est  t h = R.C.
Lors de la charge d’un condensateur :
- au bout d’une durée égale à , la tension aux bornes du condensateur est égale 63% de la tension
maximale ;
- la tension aux bornes du condensateur est maximale après une durée de 5.
Travail à effectuer :
1. Réalisation du circuit
1.1. Mesure et réglages préliminaires
1.1.a. Régler la tension aux bornes du générateur à une valeur voisine de 9 V et, avec un multimètre, relever
la valeur exacte E de la tension constante délivrée par le générateur. Inscrire cette valeur sur la feuille de
réponses.
1.1.b. On utilise un condensateur de capacité C = 5,0 µF et
1
2
un conducteur ohmique de résistance R dans le circuit
schématisé ci-contre :
A
Mesurer la valeur de R avec un multimètre.
+
Répondre à la question 1.1.b. de la feuille de réponses.
1.1.c. Répondre à la question 1.1.c. de la feuille de
E
uC
C
réponses.
B
1.2. Câblage du circuit
i
Réaliser le montage schématisé ci-contre avec les
connexions à l’interface.
R
uR
D
Appeler le professeur pour vérifier le montage (appel 1).
2. Acquisition
Réaliser l’acquisition des deux tensions uAB(t) et uDB(t) lors de la charge du condensateur. Le déclenchement
de l’acquisition se fait manuellement. Immédiatement après ce déclenchement, on bascule le commutateur
pour charger le condensateur. Faire d’abord quelques essais pour s’entraîner à manœuvrer le commutateur
suffisamment vite pour observer une charge complète du condensateur. Entre deux essais, décharger le
condensateur.
Appeler le professeur pour vérifier l’acquisition (appel 2).
3. Traitement des données
3.1. Selon le logiciel utilisé, transférer ou non les mesures vers le logiciel de traitement des mesures.
Créer les grandeurs uc et i en prenant en compte les réponses données au paragraphe 1.1.c et afficher sur
l’écran les courbes uc(t) et i(t).
3.2. Utiliser les courbes et les fonctionnalités du tableur pour déterminer :
- la date t0 du début de la charge du condensateur, comptée à partir du début de l’acquisition et écrire la
valeur trouvée sur la feuille de réponses.
- la valeur exp de la constante de temps et écrire la valeur trouvée sur la feuille de réponses.
Appeler le professeur pour lui montrer l’affichage des courbes et la mesure de exp (appel 3).
Répondre à la question 3.2. de la feuille de réponses.
3.3. Répondre à la question 3.3. de la feuille de réponses.
4. Confrontation de l’enregistrement de uC(t) avec un modèle théorique
Étant données les conditions initiales, la résolution analytique de l’équation différentielle vérifiée par uc(t),
donne une expression du type ucth(t)= E (1- exp(- (t-t0)/RC).
4.1. Créer dans le tableur une colonne de calcul sous le nom ucth, et entrer l’expression de cette solution en
attribuant à E, t0, R et C leurs valeurs déterminées expérimentalement. Afficher dans la même fenêtre les
fonctions uc et ucth en fonction du temps.
Appeler le professeur pour lui montrer la réalisation de ce travail (appel 4).
4.2. Répondre à la question 4.2. de la feuille de réponses.
Défaire le montage et ranger le matériel sur la paillasse.
Le candidat doit restituer ce document avant de sortir de la salle d'examen.