TP Physique N° 07 ter |
Circuit (R, C). Enoncé. |
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Programme 2012 : Physique et Chimie Programme 2020 : Physique et Chimie |
Matériel : condensateur 1000 μF, condensateur 2200 μF, conducteur ohmique 47 kΩ, interrupteur inverseur, plaque de connexions, générateur de tension, multimètres, fils. |
I- Charge d’un condensateur par un échelon de tension.
1)- But : étudier l’évolution en fonction du temps de la tension u AB à ses bornes lors de la charge à tension constante.
2)- Échelon de tension.
- Un échelon de tension E est le passage instantané d'une tension de valeur nulle à une tension de valeur constante E. Représentation :
3)- Montage :
réaliser
le montage suivant. Le faire vérifier.
- Attention, on utilise un condensateur électrochimique. Il est polarisé. Il faut respecter les polarités.
- Prendre le conducteur ohmique de résistance R = 47 kΩ
- Prendre le condensateur de capacité C = 1000 μF.
Réglages : régler la tension aux bornes du générateur
de tension :
U = E ≈
4,00 V.
4)- Mesures.
- Dans un premier temps, estimer la durée de la charge Δt avec le chronomètre.
- Dans un deuxième temps, décharger le condensateur, puis :
- Charger le condensateur et relever la valeur de la tension uAB toutes les x secondes afin de faire une vingtaine de mesures.
- Donner les résultats sous forme d’un tableau.
5)- Exploitation des mesures.
- Étude de u AB = f(t) : Tracer la courbe u AB = f(t).
- Commenter la courbe obtenue.
- Donner ses caractéristiques.
- Donner la valeur de la tension U aux bornes du condensateur lorsqu’il est chargé.
- Déterminer la durée nécessaire
τ1 pour que :
- Sur la courbe, tracer la tangente au point d’abscisse 0 et
l’asymptote horizontale.
-
Déterminer l’abscisse
τ2 de leur point
d’intersection. - Comparer
τ1 et
τ2 au produit
R.C.
Conclure.
II-
Décharge d’un condensateur.
1)-
Montage : -
On utilise le même
montage que précédemment.
2)-
Mesures. - Dans un premier temps, on charge le condensateur, puis on décharge
le condensateur. - Estimer la durée de la décharge
Δt
avec le chronomètre. - Dans un deuxième temps, charger le condensateur, puis : - Décharger le condensateur et relever la valeur de la tension
uAB
toutes les
x secondes afin de faire une
vingtaine de mesures.
-
Donner les résultats sous forme d’un tableau.
3)-
Exploitation des mesures. - Étude de
u
AB =
f (t) :
-
Tracer la
courbe
uAB =
f (t) (utiliser la même
feuille que précédemment). - Commenter la courbe obtenue. Donner ses caractéristiques. - Donner la valeur de la tension
U0
aux bornes du condensateur au temps
t
= 0 s. - Déterminer la durée nécessaire
τ1 pour que :
-
- Sur la courbe, tracer la tangente au point d’abscisse 0.
-
Déterminer
l’abscisse
τ2 de son point d’intersection avec l’axe des abscisses. - Comparer
τ1 et
τ2 au produit
R.C.
Conclure.
III-
Étude complémentaire. (Si le temps le permet).
- À l’aide du tableur Excel. - Tracer la courbe expérimentale pour chaque cas. - Comparer lors de la charge du condensateur la courbe expérimentale
à la courbe théorique d’équation :
-
- Comparer lors de la décharge du condensateur la courbe expérimentale
à la courbe théorique d’équation :
-
.
Réglages :
régler la tension aux bornes du générateur de tension :
U
= E ≈
4,00 V.
.
, avec τ
= RC.
.