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 u_AB 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.

Réglages : régler la tension aux bornes du générateur de tension : U = E  ≈  4,00 V.

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 u_AB 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 u_AB = 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 :

-  , avec  τ = RC.

-  Comparer lors de la décharge du condensateur la courbe expérimentale à la courbe théorique d’équation :

-  .