quel est le comportement du dipole rc

QUEL EST LE COMPORTEMENT DU DIPOLE RC
SOUMIS à UNE TENSION EN CRENEAUX :
comment évoluent uc et i ?
Objectifs :
• Réaliser un circuit permettant d’observer charge et décharge du condensateur
• Mettre en place l’interface orphi portable et réaliser une série de mesures
• Observation de la charge et de la décharge du condensateur
A) PREAMBULE
Dans le montage décrit ci-dessous, on désire observer le comportement du
condensateur, c’est à dire l’évolution de la tension à ses bornes, lorsqu’il est branché en
série avec une résistance R, à un GBF dont la tension sera réglée en créneaux.
K
GBF
R
C
Matériel :
• GBF
• Boite de résistance réglable
• Condensateur non polarisé C = 0,68μF ou 0,33μF
• Boite MPI :
o quelques fils de connexion
o interrupteur
On obtient alors successivement et alternativement les 2 cas :
D’après vous, comment évoluent uc et i ?
cas n°1
cas n°2
E
tension aux
bornes du dipôle
RC
0
tension aux
bornes du
condensateur
0
E
0
uC (t)
0
temps
uC (t)
intensité du
courant dans le
dipôle
0
0
B) VERIFICATION EXPERIMENTALE
1. On souhaite observer la charge complète du condensateur : pour cela, il faut
choisir une durée précise, qui dépend de R et de C : il faut t = 5 τ (τ est tau)
2. Cette durée de 5τ correspond à la moitié d’une période : on a donc ½ T = 5τ
temps
temps
En déduire la valeur de la période du signal carré minimale pour observer une
décharge minimale de 99% du condensateur
3. Réaliser le montage, et placer les capteurs de orphi sur le montage, sans brancher
les capteurs sur l’interface, ni ORPHI sur le port USB de l’ordinateur.
4. Allumer l’ordinateur et ouvrir VISUAL ORPHI EXPERT.
APPELER LE PROFESSEUR pour la vérification du montage
5. Brancher le cordon USB entre l’interface et l’ordinateur
6. Lancer l’assistant de connection et vérifier les branchements au besoin
7. Si l’interface est détectée automatiquement et que les 2 capteurs sont détectés
cliquer sur OK. Sinon, relancer la détection.
8. Cliquer sur « mesures directes »
9. Cliquer sur « temporel »
10. définir les valeurs U1 et U2 comme étant celles du condensateur et du générateur
(vérifier la correspondance avec les branchements des capteurs) Noter au
passage la valeur de E, tension aux bornes du générateur lorsque uG n’est pas
nulle
11. Poursuivre et régler les paramètres de l’acquisition
12. Lancer alors l’acquisition.
13. Enregistrer votre travail sur l’ordi.
14. Pourquoi la mesure de la tension aux bornes de la résistance permet-elle de
connaître l’évolution de i ?
15. Faire les manipulations nécessaires à la mesure de i. Vérifier vos prévisions
N.B. : pour effacer, Menu>acquisition>effacer données
C) VERIFIONS NOTRE COMPREHENSION DU PHENOMENE : ETES-VOUS CAPABLE DE
PREVOIR CE QUI SE PASSERAIT SI ?
Sans manipuler, d’après vous, comment évolueraient uc et i si :
1. On diminue la valeur totale de la résistance ?
2. On augmente la valeur totale de la résistance ?
3. On fait varier la fréquence du GBF :
a. Si f augmente ?
b. Si f diminue ?
c. Y-a-t-il un domaine de fréquence pour lequel on peut considérer que le
condensateur se comporte comme un fil ?
4. On passe en courant continu ?
APPELER LE PROFESSEUR POUR VISUALISER VOS PREVISIONS ECRITES
5. Utiliser le matériel mis à votre disposition pour vérifier vos prévisions.
APPELER LE PROFESSEUR APRES VOS VERIFICATIONS
(APRES CE DERNIER APPEL VOUS POUVEZ RANGER LE MATERIEL)
D) QUELQUES QUESTIONS POUR LA PROCHAINE FOIS
Vous avez visualisé la décharge du condensateur :
Quelle est la valeur de t pour laquelle uc = 0,37 E ?
Lorsque ug = 0, établir l’équation différentielle de la tension uc aux bornes du
condensateur pendant la DECHARGE DU CONDENSATEUR
Si on ne connaît pas la solution mathématique de cette équation différentielle, on ne
possède pas de modèle mathématique simple pour représenter cette décharge.
Impossible alors de tracer la courbe d’une décharge dans le cas d’un circuit de
composants données ?
Si, grâce à la méthode d’EULER…
Que nous verrons en 2009 !