Circuit RLC : Oscillations forcées |
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Matériel :
-
G.B.F, une bobine
L1 = 46 mH et
r1 = 8,6 Ω,
- Une boîte de condensateurs, un conducteur ohmique
R1 = 18 Ω,
-
Deux multimètres, un oscilloscope,
- 3 fils rouges (moyens), 4 fils noir (moyens)
-
Une tresse (vert, jaune, noir) pour
relier à l’oscilloscope ou à l’ordinateur, - Un ordinateur muni de sa carte CANDIBUS.
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I-
Objectifs.
-
À
l’aide de l’oscilloscope, observer l’évolution du décalage relatif de
l’intensité par rapport à la tension en fonction de la fréquence imposée par le
G.B.F.
- Déterminer la valeur du rapport
à
différentes fréquences pour différentes valeurs de
Um
et montrer que ce rapport est constant pour une fréquence donnée.
-
Tracer
la courbe de résonance d’intensité d’un circuit
R.L.C.
- Déterminer la fréquence de résonance, la bande
passante et le facteur de qualité à l’aide d’un ordinateur.
-
Déterminer l’impédance
du circuit à la résonance.
II-
Étude à l’oscilloscope.
1)- Montage.
-
Prendre :
L1 = 46 mH
et
r1
= 8,6 Ω , et
C
= 1,0 µF et
R1
= 18 Ω
-
Avant de
réaliser le montage, mesurer à l’ohmmètre les résistances
r1
et R1.
Réaliser le montage et
le faire vérifier.
-
Réglages du G.B.F :
- Sélectionner sur le
G.B.F un signal sinusoïdal et la
gamme de fréquences (× 10)
-
Régler
la valeur efficace de la tension de sortie du
G.B.F
sur 3,0 V.
- Régler la fréquence du
G.B.F sur 1000 Hz.
Réglages de
l’oscilloscope :
-
Faire les réglages
nécessaires pour observer les deux tensions à l’oscilloscope.
2)- Observations.
-
Quelle
grandeur visualise-t-on à la voie
YA ?
Quelle grandeur visualise-t-on à la voie
YB ?
- Quelle grandeur
visualise-t-on à la voie
YB
à une constante près ?
-
Comparer sur
l’oscillogramme, les périodes des deux tensions observées.
- Comment varie i
dans le circuit ? Comment varie la tension u
aux bornes du dipôle
R,
L,
C
?
-
Faire
varier rapidement la fréquence du signal délivré par le
G.B.F
de 200 Hz à 1500 Hz.
- Observations.
-
Mettre l’oscilloscope
en mode XY
et recommencer.
- Observations.
3)- Mesures.
-
On appelle impédance
le rapport
.
- Calculer la valeur de
Z à
la résonance d’intensité du circuit
R.L.C.
-
On utilise le fait
qu’à la résonance les deux courbes sont en phase en mode dual ou qu'on observe
un segment de droite inclinée en mode XY.
- Faire le calcul de Z1
lorsque l’on utilise la résistance R1.
-
Comparer Z1
avec r
+R1.
- Déterminer la valeur de la fréquence
fr
à la résonance.
- Comparer fr à f0 fréquence propre du circuit (L, C)
- Conclure.
III-
Étude à l’oscilloscope et à
l’ordinateur.
1)- Montage.
- Le montage ne change pas, on relie le point B du circuit à la voie 1 de la carte CANDIBUS (borne verte),
- le point
A
à la voie 2 de la carte CANDIBUS (borne rouge)
- Et la masse du circuit à la borne noire de
CANDIBUS.
Réglages du
G.B.F :
-
Régler
la valeur efficace de la tension de sortie du
G.B.F
sur Ue
= 3,0 V.
- Noter la valeur lue.
-
La
tension Ue
doit rester constante, il faudra le vérifier à chaque mesure.
Réglages de
l’ordinateur :
-
Lancer le logiciel
- Sélectionner acquisition, automatique
2)- Mesures.
-
Première série de mesures : prendre
R1
= 18 Ω, la bobine L,
r
et le condensateur
C = 1,0 µF.
Faire varier la
fréquence de 200 Hz à 1300 Hz environ.
-
Pour chaque valeur de
la fréquence attendre que le spot se stabilise, puis valider.
- Répartir les mesures en précisant la courbe au
voisinage de la résonance.
-
La
valeur affichée en ordonnées est
Im,
amplitude de l’intensité qui traverse le circuit.
- Choisir le menu «exploiter», puis
«manuellement».
-
Effectuer le travail
indiqué.
3)- Résultats.
-
On utilisera le fait
que le voltmètre en position alternatif mesure la valeur efficace de la tension
et que .
- D’autre part aux bornes du conducteur ohmique
.
-
Donner
la valeur de UmR,
amplitude de la tension aux bornes du conducteur ohmique à la résonance.
- En déduire la valeur de
ImR,
amplitude de l’intensité à la résonance.
-
Sachant
que Ue
= 3,0 V, en déduire la valeur de
Uem,
amplitude de la tension aux bornes du dipôle
R.L.C.
- Calculer la valeur de
l’impédance
du dipôle
R.L.C à la résonance et comparer
Z1
avec r
+ R1.
-
Déterminer la valeur
de la fréquence fr
à la résonance.
- En déduire la valeur de
l’inductance L
de la bobine.
-
Déterminer la bande
passante à 3dB.
- En déduire la valeur du facteur de qualitè Q du circuit.
-
On peut faire une
impression de la courbe obtenue.
4)-
Si le temps le permet
recommencer en prenant un conducteur ohmique de résistance
R2
= 1,0
Ω.
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