TP Physique N ° 09 |
Oscillations électriques libres amorties. Enoncé. |
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Programme 2012 : Programme 2020 |
Matériel |
Alimentation ajustable ; carte CASSY Lab. Ordinateurs ; Boîte de condensateurs, bobines (L = 46 mH et r = 8 ,5 Ω), R = 18 Ω, Potentiomètre de 1 kΩ |
I- But
- Créer des oscillations dans un circuit R.L.C. Mettre en évidence l’amortissement des oscillations.
II- Le logiciel
- Ouverture du logiciel et paramétrages.
- Démarrer
CASSY Lab, activer les voies UA1 et
UB1.
- Paramètres de mesure : intervalle entre deux mesures 20 µs – nombre de points : 400
- Cocher la case déclenchement et sélectionner la voie UA1 – valeur : 7,0 V et sens descendant.
III- Expérience.
1)- Montage :
- Vérifier les valeurs des résistances à l’ohmmètre.
- Réaliser le montage, le faire vérifier et raccorder à la carte CASSY Lab (voies UA1 et UB1)
- Les
composants : bobine :
L
= 46 mH et r = 8,5
Ω,
une boîte de condensateurs et un conducteur ohmique
R’ = 18 Ω.
- Réglage
de la valeur de la capacité du condensateur :
- Pour
commencer, régler la boîte de condensateurs C =
0,50 μF.
2)-
Questions préliminaires :
- Quelle tension visualise-t-on à la voie U A1 ? À la voie U B1 ?
3)- Acquisition :
- Régler la valeur de la tension aux bornes du générateur : E = 10,0 V
- Première étape : Basculer l’interrupteur sur la position 1 pour charger le condensateur.
- Deuxième étape : Réaliser l’acquisition en basculant rapidement l’interrupteur sur la position 2.
- Quel phénomène met-on en évidence ?
IV- Exploitation et Mesures.
1)-
Étude quantitative de la courbe :
uAM =
g (t).
- Visualisation de uAM = g (t) :
- Adapter les échelles pour une meilleure exploitation des mesures
- Que représente la courbe obtenue ? Expliquer qualitativement cette courbe.
- Déterminer la valeur de la pseudo-période T du phénomène observé.
2)- Étude de la courbe : iexp = h (t).
- Créer la nouvelle grandeur iexp = h (t).
- Visualisation de la courbe : iexp = h (t). Adapter les échelles pour une meilleure exploitation des mesures
- Expliquer qualitativement cette courbe. Déterminer la valeur de la pseudo-période T du phénomène observé.
- Comparer avec la valeur précédente. Conclusion.
V- Étude énergétique.
1)- Représenter sur un même graphique les variations :
- De l’énergie aux bornes du condensateur,
- De l’énergie aux bornes de la bobine,
- De l’énergie totale du circuit : ET = Em + E c
- Pour ce faire créer les nouvelles grandeurs correspondantes ? (Prendre 7 décimales)
Commenter les courbes obtenues.
- Pourquoi l’énergie totale diminue-t-elle au cours du temps ?
- Lorsque l’énergie emmagasinée par le condensateur atteint une valeur maximale, que peut-on dire de la valeur prise par l’énergie emmagasinée par la bobine ?
- Et inversement ?
- Déterminer au temps t = 0 s, la valeur de l’énergie totale dans le circuit, la valeur de l’énergie emmagasinée dans la bobine et la valeur de l’énergie emmagasinée dans le condensateur.
- Recommencer pour t = 1,0 ms. Quelles remarques peut-on faire ?
2)- Si le temps le permet :
a)- Déterminer la valeur de la pseudo-période T’ de Ec ou EL et comparer à la pseudo-période T trouvée au
IV- 1)-
- Refaire l’acquisition pour différentes valeurs de C et compléter le tableau suivant :
C
en μF |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
t
en ms |
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?Commenter
les résultats du tableau. Comparer
T et
T0.
Montrer que .
Conclusions.