TP 6 Electricité : CIRCUITS RESONANTS

TP 6 Electricité : CIRCUITS RESONANTS
But du TP :
1. Mesurer des tensions et des déphasages avec un oscilloscope.
2. Visualiser les variations d’impédance d’une capacité et d’une inductance.
3. Mettre en évidence le phénomène de résonance dans un circuit RLC.
Matériel disponible :
•un oscilloscope
•une boîte de condensateurs.
•une boîte de résistances.
•une inductance variable L = [0,1 - 1,4H].
•un générateur basses fréquences ( GBF ) .
•deux multimètres électroniques.
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Rappel sur la sécurité des opérateurs et du matériel :
Avant de mettre sous tension des circuits, vous devez
demander une vérification des branchements à votre
enseignant.

1) Circuit RC
Réalisez le circuit suivant :
Dans ce montage, la voie X de
l’oscilloscope mesure la tension ue
à l’entrée du quadripôle.
La voie Y mesure la tension us en
sortie du quadripôle.
Cette tension us aux bornes de la
résistance R est proportionnelle à
l’intensité i traversant le
condensateur et la résistance.
La mesure de us nous fournit
donc une image de l’intensité i.
R
s
u
i =
Pour un tension efficace Ue = 2 V constant (tension de crête Ûe = 2,83 v) et pour une
fréquence f variant de 100 à 5000 Hz,
1. Relevez la tension efficace U s
2. Relevez le déphasage φ de ue (tension aux bornes du circuit RC) par rapport à us
(image de l'intensité )
Complétez le tableau ci-dessous .
Tableau de relevés de valeurs :
f Hz 100 300 700 1000 1500 3000 5000
U s V
φ
degré
Tracé en échelles linéaires:
Tracez sur excel les courbes U S = f(f) et φ = g(f).
Pour f tendant vers l'infini, on peut démontrer que Us tends vers Us max = 2V
Indiquez pour quelle valeur de fréquence on a :
2
Us
s U
max
=
Cette valeur est appelée fréquence de coupure fcoupure .
Ce quadripôle est appelé filtre passe haut.
2) Circuit RL
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XY
300

Réalisez le circuit suivant :
Pour une tension efficace Ue = 2 V constante (tension crête Ûe = 2,83 v) et pour une
fréquence f variant de 50 à 5000 Hz,
1. Relevez la tension efficace U s
2. Relevez le déphasage φ de ue (tension aux bornes du circuit RL) par rapport à us
(image de l'intensité ).
Complétez le tableau ci-dessous . Tableau de relevés de valeurs :
f Hz 50 100 200 500 1000 1500 3000 5000
U s V
φ
degré
Tracé en échelles linéaires:
Tracez les courbes U s = f(f) et φ = g(f).
Pour f tendant vers zéro, Us tends vers Us max = 2V
Indiquez pour quelle valeur de fréquence on a :
2
s U
s U
max
=
Cette valeur est appelée fréquence de coupure fcoupure .
Ce quadripôle est appelé filtre passe bas.
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XY
0.15 H
300

3) Circuit RLC
Réalisez le circuit suivant :
1. Calculez la valeur de l'inductance Lcal pour obtenir la résonance à f = 500 Hz
2. Relevez expérimentalement l'inductance Llue qui donne la résonance à f = 500 Hz
Pour la suite, on prendra cette valeur pour L.
Pour une tension efficace Ue = 2 V constante (tension crête Ûe = 2,83 v) et pour une
fréquence f variant de 100 à 5000 Hz,
1. Relevez la tension efficace U s
2. Relevez le déphasage φ de ue (tension aux bornes du circuit RL) par rapport à us
(image de l'intensité ).
Complétez le tableau ci-dessous .
Tableau de relevés de valeurs :
f Hz 100 400 450 500 550 1000 2000 5000
U s V
φ
degré
Echelles linéaires:
Tracez les courbes U s = f(f) et φ = g(f).
Indiquez pour quelles valeurs de fréquence f1 et f2 , on a :
2
s U
Us
max
=
La zone de f1 à f2 est appelée bande passante du quadripôle.
Ce quadripôle est appelé filtre passe bande.
Précisez si le comportement du circuit est inductif ou capacitif aux fréquences de 450 et
550Hz.
================ Niveau minimum à atteindre ==========================
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XY
300

Faites une représentation de Fresnel du quadripôle pour une valeur fixée I=1A et aux
fréquences de 450 et 550Hz.
4) Tracés en échelles logarithmiques
-
circuit RL
– ( facultatif )
On appelle gain en tension G du quadripôle le rapport G =
e U
s U
=
e Û
s Û
Ce gain peut s’exprimer en décibels.
Echelle décibel
: G db signifie gain en décibel : G db = 20 . log ( G )
En reprenant vos données de la partie 2 (circuit RL)
Tracez la courbe G db en fonction de log f
f Hz 50 100 200 500 1000 1500 3000 5000
log f
G =
e U
s U
G db
Pour une fréquence qui tend vers zéro, on peut constater que le gain tend vers une valeur
maximale G db maxi = 1.
Indiquez pour quelle valeur de f on a : G db = G db maxi - 3 db
Démontrez que cette valeur est aussi la fréquence de coupure.
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