TP n°9 : OSCILLATIONS ELECTRIQUES LIBRES AMORTIES

TP PHYSIQUE – Terminale S
Page 1
© http://physiquark.free.fr
TP n°9 : OSCILLATIONS ELECTRIQUES LIBRES AMORTIES
Expérience assistée par ordinateur
1 - OBJECTIFS
Etudier les différents régimes d'oscillation d’un circuit RLC dont le condensateur est initialement chargé.
Etudier l’influence des différents paramètres R, L et C
Etudier l'évolution de l'énergie E = EL + EC au cours du temps.
2 - MATERIEL
1 K 2
i
+
R'
uC
Un générateur de tension constante + un voltmètre
Un interrupteur à deux positions et des fils
Boîtes AOIP 10, 100 et 1000 Ω associées en série
Un condensateur de capacité réglable de 0 à 15,5 µF.
Une bobine d'inductance réglable de 0,2 à 1,4 H et de
résistance 12 Ω.
Un ordinateur PC avec les logiciels REGRESSI et GTS et une
interface ORPHY-GTS équipée du boîtier module-test.
3 - MONTAGE ET REGLAGES
L,r
C
Voie A
Module Test
5 1
4 2
3
EA0
Ref
o Réaliser le montage ci-contre :
Régler la valeur de R’ à 0 Ω (attention au branchement des boîtes AOIP)
Régler la valeur de L à 1 H
Régler la valeur de C à 10 µF en enlevant des cavaliers
Ajuster l’alimentation à 2,5 V à l’aide du voltmètre.
o Mettre l'interface Orphy-Gts sous tension (bouton M/A à l'arrière) et se placer en Réf. ~ (bouton à l'avant).
o Lancer le logiciel GTS et suivre le descriptif ci-dessous :
Modifier la durée d'enregistrement
On étudie un phénomène temporel, l'abscisse
est donc le temps, cliquer sur temps
Choisir la voie utilisée en cliquant sur
modifier, ici garder EA0 mais se placer en
Réf Alternatif.
puis
Prendre une synchronisation
descendante avec U0 < 2,4 V.
analogique
4 - REALISATION D’UNE ACQUISITION
o Basculer l’interrupteur en position 1 pour charger le condensateur.
o Cliquer sur
.
o Basculer rapidement l’interrupteur en position 2 pour décharger le condensateur dans la bobine.
o Transférer les données vers Regressi en cliquant sur
. On obtient l’évolution de la tension aux bornes du
condensateur en fonction du temps.
5 - LES DIFFERENTES ALLURES DES COURBES Uc = f(t)
o On réalise quatre acquisitions différentes en suivant le mode opératoire du 4.
.1 Compléter le tableau ci-dessous :
Valeur de R’
0Ω
Rtotale
Allure de la courbe
Conclusion
Régime
TP PHYSIQUE – Terminale S
Page 2
© http://physiquark.free.fr
30 Ω
620 Ω
2200 Ω
.2 Conclure sur l’influence de la résistance dans le circuit
6 - INFLUENCE DE LA CAPACITE ET DE L’INDUCTANCE SUR LA PSEUDO-PERIODE
6.1 - Acquisitions à réaliser
.3 Compléter le tableau ci-dessous en réalisant des acquisitions pour lesquelles vous changerez les valeurs de L et C.
La lecture des pseudo-périodes se fera dans Regressi.
Pour mesurer la pseudo-période dans Regressi, utiliser le Réticule
0
0
0
0
0
0
0
0
R’ (Ω)
L (H)
1
1
1
1
0,2
0,5
0,8
1,4
C (µF)
2
5
10
15
10
10
10
10
T (ms)
T
 LC
6.2 - Interprétation
.4 Comment varie la pseudo-période quand on augmente L ? Quand on augmente C ? Conclure
.5 Donner la relation liant T, L et C
7 - ETUDE ENERGETIQUE
.6 Donner la relation permettant de déterminer l’intensité i dans le circuit en fonction de uC et C.
.7 Donner l’expression de l’énergie emmagasinée par la bobine
.8 Donner l’expression de l’énergie emmagasinée par le condensateur.
Reprendre la dernière acquisition réalisée. Dans Regressi, créer les colonnes i, EC, EL et E = EC + EL
.9 Conclure sur le rôle de R dans le circuit.