Tension continue et Tension variable : étude à l'oscilloscope. Énoncé. |
Matériel : |
=> Oscilloscope, G.B.F, => Une alimentation ajustable continue, => Un multimètre, => un conducteur ohmique de résistance R = 2200 Ω.
=>
Fiche technique de l’oscilloscope. |
I - Description de l'oscilloscope. III - Visualisation et mesure d'une tension à l'oscilloscope. IV - Visualisation d'une tension sinusoïdale à l'oscilloscope. |
I- Description de l'oscilloscope.
1)- Présentation.
2)- Le canon à électrons.
3)- Les plaques de déviations.
4)- La base de temps ou le balayage.
1)- Schéma de l’oscilloscope.
2)- Réglages de base de l’oscilloscope.
Repérer sur l’oscilloscope, à l’aide de la fiche technique qui vous a été distribuée, les boutons qui permettent :
- De mettre l’appareil sous tension,
- De régler la luminosité du spot ou de la ligne lumineuse,
- De régler la finesse du spot ou de la ligne lumineuse,
- De centrer le spot ou la ligne lumineuse,
- De changer la vitesse de balayage du spot.
Allumer l’oscilloscope :
- Régler la durée de balayage sur 0,2 s / div, ajuster la luminosité et la position du spot lumineux.
Indiquer les observations. Faire un schéma de la face avant d’un oscilloscope.
- Diminuer la valeur de la durée de balayage. Observations et remarques.
III- Visualisation et mesure d’une tension continue à l’oscilloscope.
1)- Le montage :
Réaliser le montage suivant :
2)- Manipulation 1.
a)- Réglages.
- Placer le bouton de sensibilité verticale de l’oscilloscope sur : 1 V / div.
- Régler la tension UPN = 3 V aux bornes de l’alimentation ajustable à l’aide d’un multimètre utilisé en voltmètre.
b)- Branchement 1 :
- Relier le point A du circuit à l’entrée E borne rouge de l’oscilloscope et le point B du circuit à la borne noire M de l’oscilloscope (borne reliée à la masse).
- Déterminer la valeur de la tension UEM appliquée à l’oscilloscope.
- Comparer UAB et UEM lorsque l’interrupteur K est fermé.
c)- Branchement 2 :
- Relier le point A du circuit à la borne noire M de l’oscilloscope (borne reliée à la masse) et le point B du circuit à l’entrée E borne rouge de l’oscilloscope.
- Déterminer la valeur de la tension UEM appliquée à l’oscilloscope.
- Comparer UAB et UEM lorsque l’interrupteur K est fermé.
d)- Conclusions.
3)- Manipulation 2.
a)- Mesures.
- Placer le bouton de sensibilité verticale de l’oscilloscope sur : 1 V / div.
- Régler la tension UPN aux bornes de l’alimentation ajustable à l’aide d’un multimètre utilisé en voltmètre. Compléter le tableau :
Tension aux bornes du générateur |
UPN (V) |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Déviation
verticale |
y (div) |
|
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Sensibilité
verticale |
k |
1 V / div |
1 V / div |
1 V / div |
1 V / div |
1 V / div |
Tension aux bornes du conducteur ohmique |
UAB |
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b)- Conclusion.
- Que peut-on dire des grandeurs UAB et y pour une même sensibilité k ?
- En déduire une relation simple.
4)- Manipulation 3.
a)- Mesures.
- Régler la tension UPN = 6 V aux bornes de l’alimentation ajustable à l’aide d’un multimètre utilisé en voltmètre.
- Placer le bouton de sensibilité verticale k sur la position correspondant à la valeur maximale du coefficient.
- Diminuer progressivement la valeur de k et compléter le tableau :
Déviation
verticale |
y (div) |
|
|
|
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|
Sensibilité
verticale |
k |
|
|
|
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Tension aux bornes du conducteur ohmique |
UAB |
|
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b)- Conclusion.
- Quelles sont les remarques que l’on peut faire ? En déduire la valeur de la sensibilité verticale k la mieux adaptée à la mesure..
- Indiquer le mode opératoire permettant de mesurer une tension à l’oscilloscope.
IV- Visualisation d’une tension sinusoïdale à l’oscilloscope.
1)- Réglage préliminaire de l’oscilloscope.
Effectuer les réglages nécessaires enfin d’obtenir une ligne lumineuse au centre de l’écran.
2)- Réglage du générateur basses fréquences (G.B.F).
Allumer le G.B.F :
- Régler la fréquence sur 1000 Hz
- Placer le sélecteur d’amplitude sur la valeur 1 et le bouton de réglage de l’amplitude du signal aux ¾ de la graduation.
- Sélectionner le signal sinusoïdal sur le G.B.F.
3)- Montage :
Réaliser le montage suivant :
4)- Réglages.
Régler l’oscilloscope de manière à obtenir un oscillogramme exploitable.
Que représente la courbe obtenue ? qualifier cette tension.
5)- Mesures.
a)- Période T et fréquence f.
b)- Mesure de la période T de la tension.
- Repérer sur l’axe horizontal les deux points délimitant une période.
- Mesurer cette distance x séparant ces deux points à l’aide de la graduation.
- Déterminer la valeur de la période à l’aide de l’oscillogramme. En déduire la valeur de la fréquence.
- Modifier la valeur de la sensibilité s de la durée de balayage. La période et la fréquence ont-elles changé ? Justifier la réponse.
- Modifier la valeur de l’amplitude délivrée par le G.B.F. La période et la fréquence ont-elles changé ?
c)- Mesure des tensions.
- Déterminer la valeur de la tension de crête à crête UCC.
- En déduire la valeur de l’amplitude Um ou la valeur maximale de la tension Umax sachant que .
- Ajouter un voltmètre aux bornes du conducteur ohmique afin de mesurer la valeur efficace Ue de la tension.
- Comparer Um et Ue. Calculer la valeur du rapport . Conclusion.
V- Tension sinusoïdale bis (Si le temps le permet).
1)- Réglage du générateur basses fréquences (G.B.F).
Régler la fréquence sur 500 Hz.
- Placer le sélecteur d’amplitude sur la valeur 1 et le bouton de réglage de l’amplitude du signal aux ¾ de la graduation.
- Sélectionner le signal sinusoïdal sur le G.B.F.
2)- Montage : idem III.
3)- Réglages.
Régler l’oscilloscope de manière à obtenir un oscillogramme exploitable.
4)- Mesure des tensions.
- Déterminer la valeur de la tension de crête à crête UCC.
- En déduire la valeur de l’amplitude Um ou la valeur maximale de la tension Umax.
- Ajouter un voltmètre aux bornes du générateur afin de mesurer la valeur efficace Ue de la tension.
- Comparer Um et Ue.
- Calculer la valeur du rapport . Conclusion.
Recommencer pour 1000 Hz, puis pour 2000Hz,…..
- Reproduire et compléter le tableau suivant et conclure.
f (Hz |
500 |
1000 |
2000 |
3000 |
4000 |
5000 |
Umax (V) |
|
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|
Ue (V) |
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f (Hz |
6000 |
7000 |
8000 |
9000 |
10000 |
20000 |
Umax (V) |
|
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|
Ue (V) |
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VI- Tension triangulaire (Si le temps le permet).
1)- Réglage du générateur basses fréquences (G.B.F).
Régler la fréquence sur 1500 Hz.
- Placer le sélecteur d’amplitude sur la valeur 1 et le bouton de réglage de l’amplitude du signal aux ¾ de la graduation.
- Sélectionner le signal triangulaire sur le G.B.F.
2)- Montage : idem III.
3)- Réglages de l’oscilloscope :
Régler l’oscilloscope de manière à obtenir un oscillogramme exploitable.
4)- Mesures.
a)- Période T et fréquence f.
b)- Mesure de la période T de la tension.
- Déterminer la valeur de la période à l’aide de l’oscillogramme.
- En déduire la valeur de la fréquence.
c)- Mesure des tensions.
- Déterminer la valeur de la tension de crête à crête UCC, la valeur maximale de la tension Umax.
- Ajouter un voltmètre aux bornes du conducteur ohmique afin de mesurer la valeur efficace Ue de la tension.
- Comparer Umax et Ue.
- Calculer la valeur du rapport . Conclusion.
VII- Tension carrée (Si le temps le permet).
1)- Réglage du générateur basses fréquences (G.B.F).
Régler la fréquence sur 600 Hz.
- Placer le sélecteur d’amplitude sur la valeur 1 et le bouton de réglage de l’amplitude du signal aux ¾ de la graduation.
- Sélectionner le signal triangulaire sur le G.B.F.
2)- Montage : idem III.
3)- Réglages.
Régler l’oscilloscope de manière à obtenir un oscillogramme exploitable.
4)- Mesures.
a)- Période T et fréquence f.
b)- Mesure de la période T de la tension.
- Déterminer la valeur de la période à l’aide de l’oscillogramme.
- En déduire la valeur de la fréquence.
c)- Mesure des tensions.
- Déterminer la valeur de la tension de crête à crête UCC, la valeur maximale de la tension Umax.
- Ajouter un voltmètre aux bornes du conducteur ohmique afin de mesurer la valeur efficace Ue de la tension.
- Comparer Umax et Ue.
- Calculer la valeur du rapport . Conclusion.