TP Terminale 1 - Enseignement des Sciences Physiques

Terminale S_Thème 1_OBSERVER : ONDES ET MATIERE
TP 1_Observations et mesures à l’oscilloscope
Observations et mesures à l’oscilloscope
Objectifs :
- Savoir utiliser un oscilloscope pour visualiser une évolution temporelle et déterminer la période et l’amplitude
d’un signal périodique.
- Connaître la relation entre la période et la fréquence.
Un oscilloscope permet de visualiser la courbe qui représente l’évolution, au cours du temps, de la tension
électrique appliquée à ses bornes.
On peut observer à l’écran la voie A (ou CH1) et/ou la voie B (ou CH2) soit deux tensions différentes.
Mise en évidence du balayage sur un oscilloscope ………………………. .
I.
Rappel :
On observe sur l’écran de l’oscilloscope un spot lumineux dont on peut régler la position
pour avoir une trace correcte au centre de l’écran avec les boutons ‘position’.
On peut également choisir une vitesse de balayage très faible, puis augmenter
progressivement la vitesse de balayage.
1. Noter vos observations suite à l’augmentation de la vitesse de balayage.
2. A partir de quelle vitesse de balayage (ou sensibilité horizontale) obtient-on une ligne continue ?
3. Conclure quant à la grandeur observée sur l’axe horizontal. Préciser l’unité correspondante.
II.
Visualisation de la tension électrique aux bornes d’une pile.
 Réaliser tout d’abord les réglages préliminaire selon la fiche d’aide.
 Brancher une pile entre la voie 1 (CH 1) et la masse de l’oscilloscope (qui correspond au potentiel de référence)
avec une fiche BNC. Le noir allant à la masse et le rouge au pôle positif de la pile.
 A l’aide du réglage V3 scale , sélectionner la bonne sensibilité verticale pour obtenir le signal le plus précis
possible.
1. Indiquer où se lit la valeur de la sensibilité verticale et préciser
cette valeur.
2. Reproduire ci-contre le signal obtenu et qualifier la tension délivrée.
 A l’aide du voltmètre, mesurer la tension électrique aux bornes de la pile.
3.
a. Déterminer la valeur de la tension en explicitant le calcul.
b. Cette valeur est-elle en accord avec celle mesurée par un
voltmètre ? Préciser le calibre utilisé.
4.
a. Augmenter la sensibilité verticale d’un cran et noter vos observations.
b. La valeur de la tension mesurée a-t-elle changée ?
c. Préciser l’intérêt du choix de la sensibilité verticale.
5.
a. Que se passe-t-il si l’on permute les branchements aux bornes de la pile ?
b. Qualifier alors la tension électrique.
III.
Visualisation d’une tension variable délivrée par un générateur basse fréquence (G.B.F.).
Observation de la face avant du G.B.F :
Repérer sur le GBF les boutons qui permettent :
- la mise de l’appareil sous tension,
- le choix de la forme du signal délivré : créneaux ou triangulaire ou sinusoïdal,
- le choix de la gamme de fréquence du signal, le réglage grossier puis hyperfin de la fréquence,
- le réglage de l’amplitude du signal,
- la borne de sortie 50 ohm du GBF,
- les boutons de décalage et de symétrie du signal qui doivent être ici désactivés.
M.Meyniel
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Terminale S_Thème 1_OBSERVER : ONDES ET MATIERE
TP 1_Observations et mesures à l’oscilloscope
YA ou CH 1
1. Choix et visualisation d’une tension variable à l’oscilloscope.
 Relier la sortie du GBF à la voie CH 1 de l’oscilloscope.
¡¡¡ Les masses (noires) des 2 appareils doivent être obligatoirement reliées !!!
 Si aucune courbe n’apparaît à l’écran, appuyez sur AUTO pour que l’oscilloscope
recherche la tension automatiquement.
On reliera les appareils ci-contre en accord avec le schéma électrique
juste au-dessus.
GBF
G.B.F
M
Oscilloscope
 Sur l’oscilloscope, fixer les sensibilités verticale et horizontale à :
- sensibilité horizontale :
0,5 ms/div ;
- sensibilité verticale :
0,2 V/div.
 Utiliser alors le GBF, pour obtenir un oscillogramme semblable à
celui-ci-contre.
2. Caractéristiques du signal : période T, fréquence f et amplitude Umax.
 A l’aide du sélecteur de sensibilité horizontale H3 , faire apparaître sur l’écran de l’oscilloscope, une courbe
constituée que de deux ou trois motifs pour plus de précision.
 A l’aide de H1 , modifier la position de la courbe afin de faciliter la lecture des mesures pour la suite.
1. Discuter du signe de la tension observée et conclure quant à la
tension.
2. Reproduire le signal obtenu ci-contre.
3.
a. Mettre en valeur le signal qui se reproduit identique à
lui-même au cours du temps.
b. Comment appelle-t-on l’intervalle de temps (ou durée)
correspondant à ce motif ? Qualifier alors la tension visualisée.
c. Déterminer cette durée en détaillant le calcul de façon à
obtenir la meilleure précision possible.
4. Rappeler la définition de la fréquence f puis calculer celle du signal.
5.
a. Définir l’amplitude maximale Umax et déterminer celle du signal.
b. Par quelle valeur minimale Umin passe la tension observée ?
6.
a. Si la sensibilité horizontale ou vitesse de balayage H3 est modifiée, qu’en est-il de la période T ?
b. Si la sensibilité verticale V3 est modifiée, qu’en est-il de la tension maximale Umax ?
c. Comment faire alors varier la période ou l’amplitude de la tension ?
Et pour le plaisir … :
Sur
l’oscillogramme
ci-contre,
déterminer (en
détaillant les calculs):
- la période T du signal et en déduire la fréquence f.
- la tension maximum Umax.
Et vraiment au cas où vous vous ennuyez trop,
n’hésitez pas à obtenir cette tension électrique sur
l’oscilloscope.
M.Meyniel
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