Etude du condensateur et du dipole RC
 

I. Objectifs

• Réaliser un montage à partir d’un schéma.
• Réaliser les branchements permettant de visualiser la tension électrique aux bornes d’un dipôle (générateur, condensateur, conducteur ohmique).
• Étudier la charge d’un condensateur à courant constant.
• Étudier la réponse d’un circuit R-C à un échelon de tension.

II. Matériel

• Générateur de tension réglable muni d'une alimentation 0-15V.
• Fiche BNC.
• Générateur de courant.
• Platine de câblage.
• Condensateur de 4700µF monté sur support.
• Résistances de 220W et de 470W.
• Multimètre.
• Fils de connexion
• Ordinateur + interface de mesure + module de raccordement + logiciel Régressi.

III. Charge d’un condensateur à courant constant

1. Montage

1. Réaliser le montage suivant:

Lorsque l’interrupteur est sur E₁, le condensateur se charge. Lorsque l’interrupteur est sur E₂, le condensateur se décharge.

Réglages

• Placer le bouton de synchronisation du module de raccordement sur EF0.
• Régler le logiciel Régressi de la façon suivante:
  • Abscisse: temps (20 points en 10 secondes).
  • Ordonnée: EA0 nommée u_C (ref 0V).
  • Synchronisation: front EF0.

2. Manipulation

1. Placer l’interrupteur inverseur du module de raccordement en position charge, allumer le générateur et régler l’intensité du courant à la valeur 1,00mA.
2. Placer l’interrupteur en position décharge.
3. Cliquer sur acquisition.
4. Placer l’interrupteur en position charge pour réaliser l’acquisition. Relever la valeur précise de l’intensité du courant de charge.
5. Dès que l’acquisition est achevée, replacer l’interrupteur inverseur sur la position décharge.
6. Transférer l’acquisition dans le logiciel Régressi.

3. Exploitation

1. Tracer la courbe u_C=f(t).
2. Déterminer son coefficient directeur k.
3. En déduire la capacité C du condensateur.
4. Comparer à la valeur 4700µF indiquée sur le condensateur.
5. Calculer la précision de la mesure (en pourcentage). Le constructeur indique 10%, qu’en pensez vous ?

IV Réponse d’un dipôle R-C soumis à un échelon de tension

Réaliser le montage ci-contre:

A. Etude de l’influence de R

1. Manipulation

Réglages du logiciel

• Placer le bouton de synchronisation du module de raccordement sur EF0.
• Régler le logiciel Régressi de la façon suivante:
  • Abscisse: temps (100 points en 15 secondes).
  • Ordonnée: EA0 nommée u_C et EA1 nommée E (ref 0V).
  • Synchronisation: front EF0.

1. Ajuster la tension délivrée par le générateur à 4,5V.
2. Choisir une résistance R=220W et un condensateur de capacité C=4700µF.
3. Réaliser une acquisition.
4. Transférer cette acquisition dans Régressi.
5. Réaliser une nouvelle acquisition avec R=470W.
6. Transférer cette acquisition dans Régressi (ajouter à l'acquisition précédente).

2. Exploitation

1. Déterminer la constante de temps t pour chaque courbe obtenue.
2. Comparer cette valeur à la valeur théorique t=RC.
3. Interpréter la différence obtenue entre les deux courbes.

B. Etude de l’influence de C

1. Manipulation

Renouveler les opérations précédentes pour R=220W et C valant successivement 4700µF et 9400µF.

2. Exploitation

1. Déterminer la constante de temps t pour chaque courbe obtenue.
2. Comparer cette valeur à la valeur théorique t=RC.
3. Interpréter la différence obtenue entre les deux courbes.

C. Visualisation de l’intensité du courant de charge et de décharge

1. Montage

Réaliser le montage ci-contre

2. Manipulation

Réglages du logiciel

• Placer le bouton de synchronisation du module de raccordement sur EF0.
• Régler le logiciel Régressi de la façon suivante:
  • Abscisse: temps (200 points en 30 secondes).
  • Ordonnée: EA0 nommée u_C et EA1 nommée u₁ (ref alt).
  • Synchronisation: front EF0.

1. Ajuster la tension délivrée par le générateur à 2,0V.
2. Réaliser l’acquisition de la charge (inter inverseur sur E₁) pendant 15 secondes puis la décharge (inter inverseur sur E₂) pendant les 15 secondes suivantes.
3. Transférer l’acquisition dans le logiciel Régressi.

3. Exploitation

1. On choisira comme sens positif courant celui qui correspond à la charge du condensateur. Représenter à l’aide de flèches les tensions u_C, u₁ et u_R.
2. Quelle relation existe-t-il entre u₁ et u_R?
3. Créer une nouvelle variable u_R.
4. Superposer les courbes u_C=f(t) et u_R=f(t).
5. Quelle est l’allure de la courbe i=f(t) ?
6. Quelle différence remarquable existe-t-il entre les deux fonctions u_C=f(t) et i=f(t)?

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