Aurélie 09/02

phénomènes physiques et circuits électriques

Amérique du Nord 02

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On se propose de déterminer l'inductance d'une bobine par deux méthodes différentes.

partie A :

Un résistor de résistance R, un condensateur de capacité C, une bobine d'inductance L de résistance négligeable appartiennent à différents circuits C1, C2 , C3 alimentés par un générateur délivrant une tension en crénaux.

  1. Tracer sur chacun des circuits les flèches représentant les tensions uR=Ri et uC=q/C.
  2. Avec l'oscilloscope, pour chacun des circuits, on visualise uR ou uC.

    Compléter le tableau ci-dessous en indiquant:
    - le circuit utilisé.
    - le phénomène physique observé
    * phénomène 1 : charge décharge d'un condensateur à travers un résistor
    * phénomène 2 : charge décharge oscillante d'un condensateur à travers un résistor
    * phénomène 3 : autoinduction.
    numéro de l'oscillogramme
    circuit électrique
    phénomène physique
    1


    2


    3


    4


partie B:

On considère le circuit C1 dont le générateur délivre maitenant une tension sinusoïdale. Le circuit est le siège d'oscillations forcées.

  1. Pourquoi dit-on que ces oscillations sont forcées ?
  2. On veut visualiser la tension uR. Reprendre le circuit en plaçant correctement le résistor et en indiquant les branchements de l'oscilloscope. Placer un ampèremètre.
  3. L'amplitude de la tension d'alimentation est maintenue constante, on fait varier la fréquence f. L'amplitude uR prend une valeur maximale pour une valeur particulière de f notée f0. Comment appelle-t-on cette situation ?
  4. Pour la fréquence f0 l'oscillogramme correspondant à uR est le suivant :

    Déterminer f0.

  5. L'ampèremètre indique 2 mA pour cette fréquence f0. Cette valeur correspond-elle à l'intensité maximale ? à l'intensité instantanée ? ou à l'intensité efficace ?
  6. Calculer pour cette fréquence f0, l'impédance du dipôle RLC série.

 


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corrigé

numéro de l'oscillogramme
circuit électrique
phénomène physique
1
C3
phénomène 3
2
C2
phénomène 1
3
C1
phénomène 2
4
C2
phénomène 1
phénomène 1 et oscillogramme 2 : la tension aux bornes du condensateur ne présente pas de discontinuité.

phénomène 3 et oscillogramme 1 : uR et i sont proportionnelles ; l'image de uR est celle de i ; retard à l'établissement (ou à la suppression ) du courant dans un circuit inductif.

phénomène 2 et oscillogramme 3 : échange d'énergie entre condensateur et bobine inductive avec amortissement.

phénomène 1 et oscillogramme 4 : le sens du courant de décharge du condensateur (circuit RC) est opposé au sens de l'intensité du courant de charge.


le générateur impose sa fréquence au dipôle RLC série : donc oscillations forcées.

à la résonance d'intensité la fréquence du GBF est égale à la fréquence propre du dipôle RLC. Si la tension aux bornes du dipôle est maintenue constante, alors l'intensité passe par une valeur maximale.

période : 10 ms ( lecture graphe) soit 0,01 s donc fréquence f0 = 1/0,01 = 100 Hz.

l'ampéremètre indique une intensité efficace : Ieff *1,414 = Imax

Imax = 2* 1,414 = 2,8 mA = 2,8 10-3 A.

lecture graphe uR max = 4 V

à la résonance d'intensité l'impédance du dipôle RLC série est minimale, égale à la résistance de ce dipôle :

4=R*2,8 10-3 soit R= 1428 W.


à suivre ...

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