Ph 3.1 Etude d'un dipôle RC
But
du TP
On souhaite tracer la courbe uc
= f (t) grâce à l’interface de mesure Cassy reliée à l’ordinateur afin
de
voir l’influence de R et de C, lors de la charge et de la décharge du
condensateur.
1. Charge
du condensateur
On veut visualiser uC et
u; faire figurer sur le schéma ci-contre les connexions avec
l’interface.
1.1 Courbe
de charge
Réaliser
le montage, générateur éteint, (R = 100 Ω et C = 4700µF)
puis mettre l’ordinateur en marche. Mettre sous tension l’interface
reliée à
l’ordinateur par une prise USB et lancer le logiciel Cassy.
Activer les canaux (A et B) en
cliquant sur l’entrée de l’interface utilisée pour la connexion et
choisir
les paramètres.
Paramètres
entrée du capteur
Grandeur : UB1
-
Gamme : - 3V : +3 V
Valeurs
instantanées
-
Zéro à gauche
Paramètres
de mesure
Relevé
automatique
Calculer τ théorique
τthéorique =
RC = 100 ×
4700.10-6
= 0.47 s
Sachant qu’on peut considérer que le
condensateur est chargé au bout
d’une durée égale à 5t, calculer la durée
d’acquisition à utiliser
Δ t = 5× 0.47 ≈ 2.5s = 2500 ms
Choisir un nombre de points de mesure
N = 100
L’intervalle de temps entre deux mesures qui en découle
est
δ t = 2500 /100 = 25 ms
On pourra modifier le paramétrage en prenant un autre nombre N de
points si celui utilisé ne donne pas une courbe satisfaisante.
"Ajouter
une nouvelle série" (pour pouvoir enregistrer
les autres
courbes
de charge sur le même système
d’axes).
Activer :
déclenchement ---
UB1 --- 0,05
V --- ascendant
Régler
la tension du générateur sur 2,9 V.
Vérifier que le condensateur est déchargé.
Cliquer sur l’icône (chronomètre) ou F9 pour lancer la mesure et fermer
l’interrupteur.
On obtient la courbe uC = f(t).
Clic droit : placer une marque texte en indiquant la
valeur de R et celle de C.
Tracer la tangente à
l’origine.( clic droit sur la courbe/ fonction de modélisation/droite
passant par l’origine : indiquer le début et la fin du domaine
/
coefficient directeur )
.
Déterminer la valeur de τ ( intersection entre
l’asymptote et la
tangente à l’origine ).

Comparer à la valeur théorique.
τthéorique =
0,47 s et on mesure τ =
0,43 s.
La différence provient de la tolérance des composants.
1.2 Influence
de la constante de temps
Refaire l’expérience en faisant varier :
R
(par exemple R = 220 Ω
et C = 4700 µF)
puis
C (par exemple C = 1000 µF et R = 100 Ω)
Enregistrer les courbes sur le même système d’axes que précédemment.
Dans chaque cas, tracer la tangente à l’origine.
Clic droit : copier le graphe Métafile et le coller dans Open Office
Writer. Imprimer les courbes
Déterminer, dans chaque cas, la valeur de τ.

Comparer les valeurs de τ aux
valeurs théoriques.
R( Ω ) |
C( µF) |
τthéorique (s) |
τmesuré (s) |
100 |
4700 |
0,47 |
0,43 |
220 |
4700 |
1,03 |
0,97 |
100 |
1000 |
0,1 |
0,1 |
Dans quel cas, le condensateur se
charge-t-il le plus rapidement ?
Le condensateur se charge le plus
rapidement lorsque τ est petit ( R = 100Ω et C = 1000 µF). Un
condensateur est chargé au bout d'un temps ≈ 5τ
1.3 Influence
de l’échelon de tension
Recommencer l’expérience avec R = 100Ω et C = 4700mF et avec E = 2,9V,
puis E = 1,5V. Clic
droit : placer une marque texte en indiquant
la valeur de E.
Dans chaque cas,
tracer la tangente à l’origine.
Clic droit :
copier le graphe Métafile et le coller dans Open Office Writer.
Imprimer les courbes

Déterminer, dans chaque cas, la valeur
de τ.

Dans les 2 cas, τ a sensiblement la
même valeur .
Dans quel cas, le condensateur se
charge-t-il le plus rapidement ?
Le condensateur se charge aussi
rapidement dans les 2 cas.
Donc, la rapidité avec laquelle un condensateur se charge ne dépend que
des composants du circuit ( R et C ) et non pas de la tension sous
laquelle on le charge.
2 Décharge
du condensateur
Le montage est réalisé avec R = 100 Ω ; C = 4700
mF ;
et E = 2,9 V
Garder les mêmes
paramètres que ceux utilisés pour la charge mais en
changeant toutefois les paramètres de déclenchement par
:
2,85
V
---
descendant.
2.1 Manipulation
Charger le condensateur jusqu’à 2,9 V, l’interrupteur étant en position
1, puis le basculer en position 2 pour la décharge dans
R.
Enregistrer la courbe de décharge uC = f (t).
Clic droit : placer une marque texte en indiquant la valeur de R et C.

Recommencer en faisant varier R (220 Ω par exemple) puis C
(1000mF
par exemple). Dans chaque cas, tracer la tangente à l’origine.
Clic droit : copier le graphe Métafile et le coller dans Open Office
Writer. Imprimer les courbes


Déterminer, dans chaque cas, la valeur
de τ.
R( Ω ) |
C( µF) |
τthéorique (s) |
τmesuré (s) |
100 |
4700 |
0,47 |
0,50 |
220 |
4700 |
1,03 |
1,1 |
100 |
1000 |
0,1 |
0,12 |
Dans quel cas, le condensateur se
décharge-t-il le plus rapidement ?
Plus τ est petit, plus
le condensateur se décharge rapidement.