polycopie_ TP_CP1.pdf

7/23/2019 polycopie_ TP_CP1.pdf

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TRAVAUX PRATIQUES

CP1

M. R. BRITELA. AZYAT

ANNEE UNIVERSITAIRE 2015-206

TP1 : Lois d'lectricit

TP2 : Oscilloscope cathodique

TP3 : Charge et dcharge d'un condensateur


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Sommaire

Conseils et recommandations

Incertitudes sur les mesures

Principe et utilisation de quelques appareils

Gnrateur de tension continue- Les alimentations stabilises





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CONSEILS ET RECOMMANDATIONS

1.

Prparation des TPsAvant chaque sance, le TP doit tre prpar : cela signifie avoir lu les pages concernant la

manipulation dans ce polycopi ; mais aussi avoir prpar son compte rendu.Les dfrentes rponses doivent tre organises autour des titres et sous-titres du TP.Le plus grand soin doit tre apport cette prparation.

2. Travail rendre et notation

Le compte rendu du TP sera donn aux professeurs la finde chaque sance, accompagn

de toutes les impressions ncessaires.

La notation tiendra compte de plusieurs critres :1) La qualit de la prparation du compte rendu, qui sera vrifiau dbut de chaque

sance ;

2) La qualit du compte rendu lui-mme. Pour savoir ce quest un bon compte rendu,voir ci-dessous ;

3. Raliser un bon compte rendu de TP

Pour un bon compte rendu : il faut rpondre aux questions poses, mais aussi savoir porter un regard critique sur

lexprience, le matriel utilis, les instruments demesure, les rsultats des

manipulations, les carts aux valeurs thoriques attendues ...

Vous devez aussi obtenir de bons rflexes quant la manipulation des grandeurs et

de leurs units, quant lutilisation des appareils de mesure ou de votre calculatrice.

Un bon compte rendu est celui qui est lisible et comprhensible par une personne qui

ne connat pas le TP, qui na pas lnonc devant les yeux ...

Il faut joindre les documents demands (schmas, courbes, enregistrements, ...) en

leur donnant un titre et en les annotant (point(s) recherch(s) sur une courbe,

prcisions relatives au matriel, ...).

4. A retenir

Ne jamais mettre le montage sous tension sans lavoir fait vrifier par

lenseignant,

Ne pas modifier un montage sans savoir coup lalimentation, Le moindre endommagement du matriel doit tre signal immdiatement,

Dans un compte rendu de TP, pensez prciser les units et utilisez si

possible celles du systme international.

5. Fin de TP : tat des lieux du matriel obligatoire

1. Ranger et nettoyer la paillasse2. Eteindre les alimentations, GBF et les Oscilloscopes3. Vrifier ltat des fusibles des ampremtres comme au dbut du TP et les appareils.

En cas de problme le signaler imprativement, si vous ne le faites pas et que lon

sen aperoit ceci sera considr comme une faute grave.4. Regarder si vous navez rien oubli.


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INCERTITUDES SUR LES MESURES

1. Lerreuret l'incertitude exprimentale

Il nexiste pas de mesures exactes en sciences exprimentales. Elles ne peuvent trequentaches derreurs plus ou moins importantes selon le protocole choisi, la qualit des

instruments de mesure ou le rle de loprateur. Toute mesure exprimentale, quelle qu'ellesoit (lectrique, mcanique, chimique...), ne correspond jamais une valeur exacte.

Afin dvaluer lerreur commise il est indispensable de rechercher les causes derreurs et de

les valuer afin de chercher lincertitudesur la mesure.

Les erreurs peuvent tre systmatiques ou fortuites.

La diffrence entre la valeur mesure et la valeur exacte correspond l'erreurexprimentale. Cependant la valeur exacte n'tant pas connue, l'erreur "commise" estdifficilement quantifiable. Cette erreur provient principalement des incertitudes de mesure.

2.

Nature des erreurs :

2.1 les erreurs systmatiques:

Ce sont des erreurs reproductibles relies leur cause par une loi physique, donc susceptible dtre

limines par des corrections convenables. Parmi ces erreurs on cite :

erreur de zro (offset), Lerreur dchelle (gain) : cest une erreur qui dpend de faon linaire de la grandeur

mesure.

Lerreur de linarit : la caractristique nest pas une droite,

Lerreur due au phnomne dhystrsis : lorsque le rsultat de la mesure dpend de la

prcdente,

Lerreur de mobilit :cette erreur est souvent due une numrisation du signal.

2.2Les erreurs alatoires :

Ce sont des erreurs non reproductibles, qui obissent des lois statistiques.

2.3Les erreurs accidentelles:

Elles rsultent dune fausse manuvre, dun mauvais emploi ou de disfonctionnement de lappareil.

Elles ne sont gnralement pas prises en compte dans la dtermination de la mesure

Les trois causes d'incertitudes sont:

l'imperfection de l'appareil de mesure le dfaut de lamthodede mesure les limites de l'homme(lecture des appareils analogiques).


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3. Les incertitudes de mesures.

On appelle incertitude de mesure X, la limite suprieure de la valeur absolue lcart entre la

valeur mesure et la valeur exacte de la mesurande. En pratique on ne peut questimer cette

incertitude. On distingue deux types dincertitudes : incertitude absolue X, qui sexprime en

mme unit que la grandeur mesure et lincertitude relative Xqui sexprime gnralement

en pourcentage (%).

3.1L'incertitude absolue :

L'incertitude absolue correspond l'estimation de l'erreur que fait l'exprimentateurlorsqu'il effectue une mesure. Elle a la mme unit que la grandeur mesure

Cela signifie que le rsultat exprimental de la mesure est Xexpmais que l'tude des causes

d'incertitudes (appareils, mthode, lecture...) nous conduit penser que la valeur exacte (X)ne peut pas s'carter de plus de x de cette valeur.xreprsente l'incertitude absoluede lamesure.

La valeur exacte est comprise entre Xexp- x et X exp+ x. Ce qui peut se traduireschmatiquement par :

On peut crire: Xexp- x < X < Xexp+ x

Elle sera dtermine laide des indications fournies par le constructeur au sujet des

appareils de mesure.

Pour les appareils analogiques ( aiguille) : Lincertitude absolue X lie la classe de

lappareil est donne par la relation :

100CalibreClasseX

La classe de lappareil se lit sur lappareil.

Cette incertitude ne dpend pas de la dviation de laiguille, cest pour cela quil faututiliser,

si possible, avec les appareils analogiques le calibre qui permet une lecture dans le dernier

tiers de la graduation.

Pour les appareils numriques: lincertitude dpend dun terme constant plus dun terme

proportionnel qui est un pourcentage de la valeur absoluede la lecture.


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Par exemple : digitlectureX 1%1 (1 digit = 1 unit sur le dernier chiffre)

Les valeurs du terme constant et du terme proportionnel sont donns sur la documentation

du constructeur et dpendent du calibre. Attention, pour calculer l incertitude absolue il faut

utiliser la valeur absoluede la lecture.

3.2L'incertitude relative :

L'incertitude relative (IR) est le rapport entre l'incertitude absolue (x) et la valeur exacte (X).Or, cette valeur (X) n'tant pas connue, elle est approche par la valeur exprimentale (Xexp).

mesureValeur

absolueeIncertitudrelativeeIncertitud

_

__

L'incertitude relative nous donne une ide de la prcision de la mesure et peut treexprime en pourcent.

100_

_%__ mesureValeur

absolueeIncertitudrelativeeIncertitud

4.

Calcul dincertitude absolue instrumentale sur un rsultat de mesure

(propagation des erreurs).

La grandeur mesure sobtient par la mesure de 2 ou plusieurs grandeurs.

4.1Rgle gnrale :

Supposons que des mesures ont donn des valeurs x, y et z avec des incertitudes absolues

instrumentales x, y et z. Considrons la fonction f(x,y,z) dont on veut calculer f.

tape 1 :on exprime la diffrentielle

Etape 2: on calcule f, en faisant une majoration de df :

Lorsque la fonction f, se prsente sous forme dun produit ou dun quotient, on est conduit des calculs un peut plus simple en utilisant la diffrentielle logarithmique.


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Exemple :

Etape 1 : on calcule ln(f) = ln(x - y) - ln(x+ y)tape 2: on exprime la diffrentielle

la faute ne pas commettre ce stade est de majorer tout de suite lerreur relative, ce nest

quaprs avoir regroups tous les termes en dx et en dy quon a le droit de majorer.

Etape3 : on calcule

4.2Rgles particulires :

Somme

Diffrence

Produit

Quotient

Dans le cas dune somme ou dune diffrence les incertitudes absolues sajoutent.Dans le cas dun produit ou dun quotient les incertitudes relatives sajoutent.


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Principe et utilisation de quelques appareils

1.

Utilisation dun appareil aiguille

On choisit un calibre adapt la grandeur mesurer, et on utilise lchelle correspondant au

calibre choisi.Avant la mesure, laiguille de lappareil doit indiquer zro. Ajuster, si ncessaire, la positionde laiguille (attention aux erreurs de parallaxe).Lors de la mesure, on appelle lecture le nombre de divisions indiques par lappareil.Lafigure ci-dessous reprsente le multimtre numrique MX21

Pour un appareil analogique la mesure est donne par la relation suivante :

cadrandusgraduationdetotalnombre

aiguilleldedviationcalibremesure

_____

'__

Un ampremtre se branche en srie sur le circuit. Le courant entre par la borne

positive (rouge ou A), il sort par la borne ngative (noire ou COM).

Echelles continus

Echelles alternatifs

Calibres pour mesurer le

courant continu

Calibres pour mesurer le

courant alternatif

Borne -Borne +


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2. Utilisation d'un multimtre numrique

Le multimtre est un appareil de mesure qui possde plusieurs fonctions. Il peut tre utiliscomme:

Ampremtre:pour mesurer l'intensit du courant lectrique (en Ampres : A). Voltmtre:pour mesurer la tension entre deux points du circuit (en Volts : V).

Ohmmtre:pour mesurer la valeur des rsistances (en Ohms : ).

Capacimtre:pour mesurer la capacit des condensateurs (en Farad : F).

Frquencemtre:pour mesurer la frquence du signal lectrique (en Hertz : Hz).

Thermomtre:pour mesurer la temprature l'aide d'une sonde thermocouple

(en C).

De plus, le multimtre possde des entres pour: vrifier la continuit

tester une diode tester un transistor

La figure ci-dessous reprsente le multimtre numrique MX21

Afficheur

Slecteur

Zone de mesure

de la rsistance

Zone de mesure de latension alternative

Zone de mesure de

la tension continue

Bornes de

raccordement


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Gnrateur de tension continue- Les alimentations stabilises

Les alimentations stabilises sont utilises pour fournir une tension continue. On les trouvepratiquement dans tous les appareils lectroniques (audio, vido, ordinateur, etc...). Elleadapte la tension alternative du secteur en tension continue de valeur stable (quasimentindpendante de la charge).

Le gnrateur AL 942, utilis en TP, dlivre une tension continment variable entre 0 et 30Vet des tensions fixes de valeur 14V et 28V. Lintensitde courant varie entre 0 et 2A. Lemode daffichage est numrique. La figure ci-dessous montre les dtails pour sonfonctionnement.

Interrupteur

marche /arrt

Valeur tension

Valeur courant

Borne de sortie -Borne de sortie +

Ajustage de la

tension rgule

Ajustage de la

tension rgule


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Date :

Groupe : ..

Noms : Prnoms :

1

2

But :

Vrifier pratiquement les diffrents thormes et lois d'lectricit: Lois de Kirchhoff,

thormes de Thvenin, Millman et de superposition.

ILois de Kirchhoff :

- Lois des nuds :En un nud d'un circuit, la somme algbrique des courants est nulle.

I1 + I2I3I4 = 0

Nud:On appelle nud dun circuit lectrique, toute connexion qui relie au moins

trois fils.

- Loi des mailles :

1On choisit un point de dpart et un sens de parcours de la maille.

2 Les tensions dont les flches sont dans le sens de parcours de la maille sont

comptes positivement, celles dont les flches sont de sens oppos sont comptes

ngativement.

3La somme algbrique des tensions rencontres le long dune maille est nulle.

Maille: On appelle maille dun montage lectrique, tout circuit ferm de ce montage.


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Montage:

Calculs thorique :

En utilisant les lois de Kirchhoff (loi des mailles et loi des noeuds) :

Exprimer le courant I traversant la rsistance R, en fonction des lments dumontage.

Calculer I, En dduire V = RI.

Exprimer V1en fonction de E1et V ;V2en fonction de E2et V ; en dduire les valeursde V1et V2.

Manipulation :

Raliser le montage prcedent.

a- Loi des mailles :

Mesurer V1, V2et V, tensions aux bornes des rsistances R1, R2et R, en branchant unvoltmtre en parallle avec celles-ci.

Comparer avec les valeurs thoriques. Indiquer chaque fois le calibre utilis. Calculer V1, V2et V.

Comparer -V1+ E1et -V2+E2 V.

Conclure.

b- Loi des Nuds :

Mesurer les intensits des courants I1, I2 et I traversant respectivement lesrsistances R1, R2et R, en branchant chaque fois un ampremtre en srie aveccelles-ci. Indiquer le calibre utilis pour chaque mesure.

Calculer I1, I2et I.


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En utilisant les valeurs mesures de V1et V2,

Vrifier que V1= R1I1et V2 = R2I2.

Vrifier que pour le nud A on a : I = I1+ I2.

Conclure

II - Thorme de Thvenin.

Enonc du thorme: Soit un circuit linaire de plusieurs mailles, Ce circuit vu entre deuxpoints quelconques A et B, se comporte comme un gnrateur de tentions ETHen srie avecune rsistance RTH.

Calcul de ETH(Gnrateur de Thvenin ): C'est la tension qui apparat enter les bornes A et

B lorsque le circuit est vide (sans charge).Calcul de RTH. (Rsistance interne du gnrateur de Thvenin): C'est la rsistance vue entreles ornes A et B circuit ouvert lorsque tous les gnrateurs du circuit sont limins.

Montage :

Calculs thoriques :

Dterminer ETHet RTHentre les points A et en fonction des lments du montage. Pour cela,

supprimer la rsistance R et procder par la suite de la faon suivante:

1. Calculer ETH= VAB ;

2. Remplacer le gnrateur E par un court-circuit et calculer RTH= RAB. Vrifier que lersultat s'crit RTH= ( R1// R2) + ( R3 // R4) ;

3. Donner le schma quivalent de Thvenin avec les valeurs calcules de ETH et RTH;


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A partir de ce schma quivalent, calculer le courant I.

Manipulation :

a- Mesure de I:

Pour les mmes valeurs de R1, R2, R et E utilises prcdemment, cbler le montage ci

dessous:

Mesurer le courant I.

Calculer I et donner le rsultat sous la forme I I .

b- Dtermination de ETH:Raliser le montage suivant (supprimer la rsistance R du montage prcdent).

Mesurer VAB= ETHet donner le rsultat sous la forme VABVAB.


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c- Dtermination de RTH:

Mesurer l'aide d'un ohmmtre la rsistance RTHentre les points A et B.

d- Schma quivalent :

Raliser le montage suivant avec les valeurs mesures de EThet Rth puis mesurer le

courant ITH.

Comparer les valeurs de ITHavec celle du courant I mesur prcdemment.

Conclure sur l'intrt du thorme du Thvenin,


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IIIThorme de Millman :

Enonc du thorme :Un groupement parallle de N gnrateurs (Ei, Ri) est quivalent ungnrateur (EM, RM) Tel que :

Montage:

Calculs Thoriques :

1) Donner le modle Millman quivalent du montage :

2) Calculer EMet RM

3) Exprimer V, la tension aux bornes de la rsistance R, en fonction de R, EMet RM.

4) calculer la valeur V.


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Manipulation :

Raliser le montage ci dessus.

1) Choisir le calibre du voltmtre et mesurer V.

2)

Calculer V et donner le rsultat sous la forme VV.3) Comparer la valeur obtenue avec celle calcule

4) Conclure de l'intrt du thorme de Millman.

5)

IVThorme de superposition:

Enonc du thorme:

Dans un circuit linaire comportant plusieurs gnrateurs, le courant qui traverse unebranche est gal la somme des courants que chaque gnrateur ferait circuler dans labranche lorsqu'il agit seul, les autres gnrateurs tant limins et leurs rsistancesinternes maintenues dans le circuit.

Montage :

R1= 470 R2 = 220 R=100 E1=12V E2= 5V

Calcul thoriques :

Pour calculer le courant I en utilisant le thorme de superposition (les gnrateurs sontsupposs parfaits, c'est dire de rsistance interne nulle). Pour cela suivez les tapessuivantes:

a) Calculer I1: Courant qui traverse R quand le gnrateur E1est branch et E2court-circuit (figure 1)

b) Calculer I2 : Courant qui traverse R quand le gnrateur E2est branch et E1 court-

circuit (figure 2).

c) Calculer I: somme de I1et I2.

R1

R

R2

E2

E1

I


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Manipulation :

Raliser le montage suivant :

R1= 470 R2= 220 R= 100 E1= 12V E2= 5V

a- Mesure de I :

-

Connaissant la valeur thorique de I, choisir le calibre convenable de l'ampremtre et

mesurer I :

- Calculer I et donner le rsultat sous la forme I I.

b- Mesure de I1:

Dbranchez le gnrateur E2 et remplacer le par un court circuit (figure 1).

Mesurer I1.

Calculer I1et donner le rsultat sous la forme I1 I1.

c- Mesure de I2:

Dbrancher le gnrateur E1 et remplacer le par un court circuit (figure 2).

Mesurer I2.

Calculer I2et donner le rsultat sous la forme I2 I2.

d- Conclusion:

a. Calculer I1+ I2, et comparer cette valeur celle de I,

b. Conclure sur l'intrt du thorme de superposition.


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Date :

Groupe :

Noms Prnoms

1

2

But:

On propose dans cette manipulation de visualiser des signaux priodiques l'aide del'oscilloscope cathodique, puis de dterminer leurs caractristiques (amplitude, priode'frquence, dphasage )

1- Description et principe :

Un oscilloscope comporte comme lments essentiels :1. Un tube cathodique comprenant un canon lectrons, des systmes de dflexion du

faisceau dlectrons et un cran fluorescent ou plus exactement cathodoluminescent.

2.

Des amplificateurs3. Des gnrateurs de d.d.p. continues4. Une base de temps comportant un dispositif de synchronisation.

Figure 1 : Oscilloscope Cathodique


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L'lment essentiel de l'oscilloscope est le tube cathodique (figure 1). Dans ce tube, on aralis un vide aussi pouss que possible. Du cot effil du tube se trouve un canon lectrons comprenant :

- Une cathode qui, lorsqu'elle est porte incandescence, met des lectrons part effetthermolectrique.

-

Une grille appele cylindre de Wehnelt porte un potentiel ngatif par rapport lacathode. Elle permet de rgler le dbit d'lectrons, donc de la luminosit du spot.

- Une premire anode A1 de focalisation des lectrons.- Une deuxime anode A2 acclratrice.

A la sortie du canon lectrons, on obtient un troit de faisceau d'lectrons parallle etmonocintique. Ce faisceau passe entre deux paires de plaques parallles de deuxcondensateurs plans verticaux, il provoque la drivation horizontale.

Aprs dviation, les lectrons viennent frapper l'avant du tube formant l'cran. Celui-ciest constitu d'un dpt de sels mtalliques qui deviennent fluorescents sous l'impact deslctrons qui sont ensuite rcuprs sur l'anode A3.

Les coordonnes (X,Y) du spot sur l'cran sont dtermines en fonction de deuxtensions indpendantes VXet VY, chaque dplacement est proportionnel une constante Ktel que : x=kVX Y=k'VY

1.2Trac d'une fonction priodique VY:

Pour obtenir le trac de la courbe Vy=f(t) (tension priodique applique sur y) tel quey=k'.f(t), il faut que l'abscisse x du spot varie proportionnellement au temps; pour cela il fautfaire varier Vx= x/k proportionnellement t.

Si on applique en drivation horizontale une tension Vx=a.t, (a tant une constante),le spot sortira de l'cran. On adjoint alors l'oscilloscope un dispositif lectronique appel base de temps qui permet d'appliquer en dviation X une tension en dents de scie(figure 2)

Figure 2: Signal en dents de scie

Aprs un premier parcours vitesse constate (v) du bord gauche au bord droit de

l'cran, le spot revient presque instantanment sa position de dpart et effectue unsecond parcours la mme vitesse, et ainsi de suite.... cette vitesse (v) est appele vitesse


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de balayage. Le choix de (v) est en fonction de la frquence du signal observer.Cependant, ce dispositif de base de temps n'est pa suffisant pour observer un signalpriodique. En effet, pour faire des mesures, il faut que les courbes successives lors du 1 er,2me, nimeparcours du spot se superposent exactement. Cette fonction est assure par undispositif de synchronisation que l'utilisateur doit rgler pour stabiliser la trace de la tension

tudie sur l'cran (voir annexe, la fin du texte, en cas de besoin).

2- Manipulation :

L'oscilloscope que nous allons tudier est double voie ou bicourbe. Il permet

d'observer une tension priodique sur une premire entre (voie 1 ou CH1) ou sur une

deuxime entre (voie 2 ou CH2). Pour visualiser le signal 1 ou le signal 2 ou les deux

simultanment (l'un sur CH1 et l'autre sur CH2 par exemple), il suffit de rgler

convenablement le slecteur des voies en fonction du choix faire.

Cependant le balayage de l'axe des X est assur par une base de temps commune aux deux

voies. Un commutateur unique permet le choix de la vitesse de balayage (V qui est un

temps/cm).

Avant de commencer la manipulation, il est recommand de reprer les commutateurs

les plus importants de votre oscilloscope : base de temps, sensibilit suivant Y, slecteur des

voies,remise zro...(Voir annexe).

2.1 - Observation de tensions priodiques:Le gnrateur de tension asse frquence (GBF) que nous tudions, dlivre deux

modes de tensions priodiques ( sinusodale et rectangulaire) de frquences rglables.

2.1.1 Tension sinusodale:

Choisissez sur le GBF le mode sinusodal, et rgler la frquence du signale 200 Hz.

Relier la masse du GBF la masse de l'oscillo (bornes noires) puis l'autre borne l'une des

bornes d'entre CH1 ou CH2. Faire les rglages de sorte visualiser correctement le signal.

a) Mesurer la tension crte a crte du signal, l'amplitude, la priode et en dduire la

frquence du signal. Chaque mesure sera reporte avec son incertitude.

b) crire l'quation du signal visualis.

2.1.2 Tension rectangulaire :

Choisissez sur le GBF le mode rectangulaire, et rgler la frquence du signal 200 Hz.

Relier la masse du GBF la masse de l'oscillo(bornes noires)puis l'autre borne l'une des

bornes d'entre CH1 ou CH2. Faire les rglages de sorte visualiser correctement le signal.

a) Mesurer la tension crte a crte du signal, l'amplitude, la priode et en dduire lafrquence du signal. Chaque mesure sera reporte avec son incertitude.

b) crire l'quation du signal visualis.


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2.2 talonnage d'un GBF:

Relier la sortie du GBF l'entre CH2 de l'oscilloscope. On travaille en mode sinusoidal. Faire

les rglages sur l'oscilloscope de sorte visualiser correctement le signal.

a. Donner l'expression de l'incertitude (1/T) en fonction de T.

b. Remplir le tableur suivant pour diffrentes valeurs de la frquence.

On prendra soin, pour amliorer la prcision sur T, de rgler la vitesse de balayage(v) pour chaque cas afin d'obtenir le minimum de priodes sur l'cran.

F(Hz) GBF 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

V(ms/cm)

T(s)

T(s)

f'=1/T(s-1)

(1/T)(s-1)

c. Tracer la coure d'talonnage f en fonction de f'. Conclure.

2.3 - Mesure de dphasage :

Toujours avec le mode sinusodal, on propose de mesurer le dphasage entre deux

signaux priodiques et de mme frquence .pour cela,nous disposons d'une rsistance R et

d'une capacit C associs en srie et aliments par le GBF avec un signal sinusodal ayant la

frquence indique sur la plaque du circuit R-C tudier.

Relier le circuit R-C comme il est indiqu sur la figure suivante:


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Figure 3 : Branchement du circuit R-C srie .

Le courant i est sinusodal, il s'crit sous la forme i=I 0sin(t). On appelle Z l'impdance du

circuit srie R-C entre B et M . Les tensions vAM

et vBM

sont alors de la forme :

vAM= RI0sin(t). vBM= Z I0sin(t- )

v tant le dphasage entre les deux tensions. Le signe (-) devant montre que vBMest en

retard de phase par rapport vAM. On propose donc de mesurer par deux mthodes.

2.3.1 Mthode directe :

Mesurer c'est tout simplement dterminer l'intervalle (s) (voir schma). Sachant qu'une priode T(s)=1/f correspond 2 (rad), on peut dduire que :

= 2f .

d. Mettre le commutateur slecteur des voies sur la position shop (pour


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visualiser le signal appliqu au CH 1 et le signal appliqu au CH 2) .

e. Remettre zro (position GRD) CH1 et CH2 et centrer les deux axes des temps parrapport au milieu de l'cran.

f. Remettre CH1 et CH2 sur la position AC.

g. Choisir convenablement la vitesse de balayage ( v ms/cm ), et la sensibilit de CH1 etde CH2 ( Volts/cm) pour que l'incertitude sur soit minimale.

Figure 4 : Mthode directe de mesure de dphasage.

Regrouper vos rsultats dans le tableau suivant :

V (ms/cm) (ms) (ms) (rd) (rd)

2.3.2Mthode de l'ellipse :

Sans changer le montage prcdent, ajuster la vitesse de balayage zro ( position X-Y).

Dans ce cas l'axe X n'est plus l'axe des temps : vAMest applique sur X et vBMsur Y. La courbeainsi obtenue est une ellipse, elle ne dpend plus du temps et est telle que:


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Sin = BB'/AA'

Figure 5 : Mesure de dphasage par la mthode de l'ellipse.

Rgler l'oscilloscope pour cadrer l'ellipse sur la plus grande surface de l'cran et , avant de

mesurer AA' et BB', bien centrer votre ellipse par rapport X et par rapport Y.

Remplir le tableau suivant :

AA' AA' BB' BB' Sin sin (rd) (rd)

Comparer les deux mthodes et dduire quelle est la valeur de la plus prcise.

2.4 Mesure d'une capacit C :

A partir de la valeur de la plus prcise, dterminer C et C sachant que

C =

(R et R sont donns sur la table de TP).

1/ R tg

A A'B

B'


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ANNEXE

Vue de face de l'oscilloscope deux voies et ses principales touches.

1 :Marche /arrt .

2 :Intensit et focus

3 :Base de temps ( sensibilit en temps/cm)

4 :Calibre de la tension mesurer sur le canal 1 (sensibilit en Volts/cm)

7 :Calibre de la tension mesurer sur le canal 2 (sensibilit en Volts/cm)

5/8 : Dplacement des signaux ( 1ou 2) vers le haut ou vers le bas.

6/9: Commutateurs : masse/AC/DC.(masse=remise zro).

10: Calibrage de la base de temps ( tourner fond du cot droit).

11: Dplacement des signaux (1 et 2) vers la droite ou la gauche.

12 : Rglage de la stabilisation

13/14: Stabilisation interne (stabilisation par rapport au canal 1 ou 2)

15:slecteur des canaux (1ou2) ou ( 3 ou 4).

16: Synchronisation (stabilisation par rapport au canal 1 et le canal 2).

17: Entre du signal 1 (canal1)

18 : Entre du signal 2 (canal 2)

19: Masse commune aux entres (17) et (18), (elle est quivalent aux deux bornes noires).

3

2

1 10 1113

12 14

45 15 8 7

9

17 1819

616Ecran


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27


Date :

Groupe :

Noms Prnoms :

1

2

1.

But :

-

Etudier la variation de la tension UCaux bornes d'un condensateur en fonction du temps

lors de la charge et la dcharge d'un condensateur.

- dtermination des paramtres caractrisant le phnomne. Cette tude sera faite

partir de la dcharge d'un condensateur travers une rsistance.

2.

Matriel utilis

Vous disposez du matriel suivant :

- 02 rsistances de valeur entre 2 et 5M et R = 10 M

- 01 condensateur de capacit C = 10F

-

01 gnrateur de tension continue U0 = 10 V.- 01 voltmtre.

3. Etude thorique du circuit RC en continu :

3.1Charge du condensateur :

Soit un systme formd'une rsistance R en srieavec un condensateur decapacit C.On alimente le systme l'aide d'une source detension continue E.

1) D'aprs la loi de

Kirchhoff, montrer que :

() ( (

))

() (

)

Uc

R

U0


28/29

28

2) Reprsenter les variations de Uc= f(t).

3.2

Dcharge du condensateur :

Soit le circuit ci-contre. De mmeque pour le cas de la charge,

1) Montrer que :

() (

)

()

(

)

2) Quel graphe obtient-on? Comment obtient-on directement la valeur de la constante

de temps =RC partir du graphe?

2Etude exprimentale :

On tudie la dcharge d'un condensateur de capacit 10F, travers une rsistance

R. On choisira pour R deux valeurs, une comprise entre 2 et 5 M et l'autre sera prise gale 10 M.

Le condensateur sera auparavant charg l'aide d'une source de tension continue de 10V.

Le montage raliser est le suivant :

C est branche directement aux bornes de U0 = E, R est monte en parallle sur C. La

dcharge se fait travers R, en dbranchant simplement, au temps t=0s, un des fils liant le

condensateur la source de tension continue.


29/29

Le temps est mesur l'aide d'un chronomtre. La tension aux bornes de C est mesure

l'aide d'un voltmtre. Le montage tant ralis, et aliment avec la tension continue E= 10V.

2.1 A l'instant t = 0, dbrancher le cble de lalimentation et dclencher simultanmentle chronomtre.

2.2 Relever alors la tension UCtoutes les cinq secondes pendant la 1eminute, puis toutes

les dix secondes pendant la 2eminute et enfin toutes les 20 secondes pendant la 3eminute.

2.3 Remplir le tableau de mesures suivantes

t (s) 0 5 10 . . . 60 70 . . . 160 180

UC

(V)

2.4 Tracer sur le mme graphique les courbes reprsentant les variations de V(t) enfonction du temps, pour les deux valeurs de R.

2.5 Tracer ensuite les coures Ln[V(t)/E]2.6 Dans le cas ou R=10 M, en dduire exprimentalement la constante de temps qui l'on

appellera exp. La comparer la constante de temps thorique th. Que peut-onconclure.

2.7 Quelle est partir de la courbe que vous avez trace, la valeur effective de larsistance dans laquelle s'est dcharg le condensateur?

2.8

Sachant que le voltmtre possde une rsistance interne Ri, pouvez vous l'estimer partir de ces mesures? (On la comparera avec la valeur donne par le constructeur).

2.9 Conclusion et interprtation des rsultats

Documents

polycopie_ TP_CP1.pdf