TP1

TP de Circuits & Composants linéaires
GEII 1ère Année
REGIME CONTINU
TP N° 1
1. Objectif pédagogique
Apprendre à utiliser les appareils d’usage courant : alimentions, multimètres,
Vérifier les lois élémentaires de l’électrocinétique en courant continu.
Comprendre la notion de modélisation des sources continues. (Thévenin – Norton)
2. Préparation
Rappeler ce qu’on appelle :
« Caractéristique externe » d’une source.
« Source parfaite de tension » et « Source parfaite de courant » et dessiner les symboles
correspondants.
Le « modèle de Thévenin » d’une source réelle ainsi que le « modèle de Norton ».
On dispose d’une source parfaite de tension de force électromotrice (f.e.m.) E = 9 V. On branche à
ses bornes un conducteur ohmique de résistance R réglable. Calculer les valeurs R1, R2, R3 qu’il
faut pouvoir donner à R pour que le courant débité soit égal à I1 = 6 mA I2 = 60 mA I3 = 1A.
On veut réaliser une alimentation symétrique +/-12V référencée à la Terre. Pour cela on dispose
d’une alimentation stabilisée double à masse flottante (FI 1233 2 x 0 à 30V – 0 à 3A),
Compléter le schéma ci-dessous afin d’obtenir ce résultat.
0.0 0 1 2.0 0.0 0 1 2.0
-
+
GND
0 à 30V – 0 à 3A
-
+
0 à 30V – 0 à 3A
Pour la partie expérimentale on dispose d’une pile LR61, d’un accumulateur 9V Ni MH et d’une
alimentation FI 1233 (2 x 0 à 30V 0 à 3A)
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3. Expérimentation
i
A
On se propose de relever les caractéristiques externes
de trois sources afin de pouvoir les modéliser.
Le schéma de câblage est donné ci-contre.
Cette manipulation est l’occasion d’apprendre les
méthodes de travail propres à l’électricité. Une première
approche pratique des « règles de l’Art » dans ce
domaine. De même, elle permet de découvrir le bon usage
des appareils de base : voltmètres, ampèremètres,
sources, rhéostats,…etc.
Source
Charge
u
V
R
Retour
Pour réaliser un montage, il faut respecter l’ordre suivant :
1° - Disposer tous les appareils sur la table et les positionner « intelligemment » avant de mettre
le moindre fil. Le positionnement doit permettre une vérification rapide et un câblage qui
évite de croiser les fils. Si en courant continu ce n’est pas critique, en électronique HF ou en
électronique de puissance, ce n’est pas le cas. Les rayonnements parasites perturbent
gravement les mesures.
2° - Câbler le circuit « puissance » (en trait plus épais sur le dessin) en partant de la borne
« plus » et en reliant en série les composants. Dans la mesure du possible, respecter les
couleurs : rouge, jaune, vert, pour les potentiels élevés (les « allés »), bleu, noir pour les
« retours » vers le pôle moins (la masse). Tant que la charge n’a pas été franchie, on est sur «
l’aller », ensuite, après la charge, on est sur le retour.
3° - Câbler les voltmètres ou oscilloscopes (en fils fins sur le dessin)
3.1
La source est une pile LR61
L’ampèremètre est un appareil numérique de table, le voltmètre, un MX24. La charge est réalisée
à l’aide d’une boite de résistances réglables.
Le courant devra être réglé entre 0 et 60 mA. (on prévoira une dizaine de points).
Dessiner un tableau pour recevoir les relevés
I
U
R
(mA)
(V)
(Ω)
0
∞
…
…
…
60
(Le relevé des valeurs de R n’est pas indispensable mais il permet de vérifier s’il n’y a pas une
erreur lorsqu’on décèle une anomalie dans la courbe.)
Choisir les valeurs qui seront retenues pour I et les inscrire dans le tableau.
Régler R pour obtenir les valeurs désirées et relever la valeur de U correspondante.
On prendra soin de vérifier que le courant limite de la résistance R n’est pas atteint.
Ouvrir le circuit dès que les relevés sont terminés afin de ne pas « user » la pile pour rien.
Tracer sur papier millimétré la courbe u = f(i)
Répondre aux questions suivantes :
- La pile est-elle parfaite ?
- Donner la valeur de sa force électromotrice de Thévenin ET
- Calculer la valeur de sa résistance interne de Thévenin RT
- Calculer les valeurs JN et RN des éléments du modèle de Norton équivalent.
- Calculer en Wh, l’énergie que peut restituer la pile si on considère qu’elle peut débiter
60 mA pendant 10 heures.
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3.2
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La source est un accumulateur Ni-MH 9V
Remplacer la pile par un l’accumulateur (pile rechargeable) et reprendre exactement les
questions du paragraphe 3.1
La caractéristique externe sera tracée sur la même feuille de papier millimétré afin de pouvoir
comparer les performances des deux sources.
En plus des questions précédentes, porter des conclusions sur la comparaison des deux « piles ».
La source est une alimentation FI 1233 (2 x 0 30V -0 3A)
3.3
Régler la tension circuit ouvert de l’alimentation à U0 =10 V
Court-circuiter l’alimentation et régler le limiteur de courant à ICC = 1 A
Changer le calibre de l’ampèremètre.
La charge est réalisée avec un rhéostat. (Pour obtenir I = 0 on débranchera le rhéostat)
Relever la caractéristique externe de l’alimentation pour les valeurs suivantes :
I
U
(A)
(V)
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
8
6
4
2
0
Tracer sur papier millimétré la courbe u = f(i) (ne pas utiliser la feuille précédente)
Répondre aux questions suivantes :
- Comment se comporte l’alimentation pour des courants inférieurs à 1 A ? Que valent ET et
RT dans cette zone de fonctionnement ? Peut-on donner un modèle de Norton équivalent ?
- Comment se comporte l’alimentation pour des charges de faible résistance (entre 0 et
10 Ω). Que valent JN et RN dans cette zone de fonctionnement ? Peut-on donner un
modèle de Thévenin équivalent ?
- A quoi voit-on qu’on est en source de tension ou en source de courant ?
Observer les fonctionnalités du mode « tracking » série et parallèle. Expliquer ce qui se passe.
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