TP Physique N° 06

Charge d'un

condensateur.

Correction

 

   


I - Présentation du condensateur.
II - Charge d’un condensateur par un courant d’intensité constante.


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Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

Matériel : condensateur 1000 μF, condensateur 2200 μF,

conducteur ohmique 2,2 kΩ, interrupteur inverseur, plaque de connexions,

générateur de tension, générateur de courant, multimètres, fils.

 

I- Présentation du condensateur.

 

1)- Définition.

 

2)- Le condensateur : un dipôle qui stocke des charges électriques.

 

a)- Expérience 1.

-  Dispositif expérimental :

-  Observation et interprétation.

 

b)- Expérience 2.

-  Dispositif expérimental.

-  Observation et interprétation.

II- Charge d’un condensateur par un courant d’intensité constante.

 

1)- But :

Étudier l’évolution en fonction du temps de la tension uABà ses bornes lors de la charge à intensité constanteI0.

Déterminer la valeur de la capacité C d’un condensateur.

 

2)- Montage :

Manipulationréaliser le montage suivant. Le faire vérifier.

Attention, on utilise un condensateur électrochimique.

Il est polarisé. Il faut respecter les polarités.

 

-  Le générateur de courant délivre une intensité constante I0.

-  Attention : le condensateur est polarisé.

 

ManipulationRégler l’intensité du courant à l’aide du potentiomètre à I0 200 μA.

 

3)- 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 douzaine de mesures.

uAB

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 -     Noter la valeur de I0 lors de la charge.

- Durée de la charge : environ 1 min 30 s

-  On peut relever la valeur de la tension toutes les x = 10 s.

-  Valeur de l’intensité : I0 204 μA = 0,204 mA

-  Remarque : Lorsque t > 90 s, I0  diminue rapidement et tend vers 0.

 

t

uAB V

q mC

0,0

0,00

0,00

10

1,01

2,04

20

1,81

4,08

30

2,72

6,12

40

3,67

8,16

50

4,60

10,20

60

5,50

12,24

70

6,43

14,28

80

7,35

16,32

90

8,24

18,36

100

8,24

18,36

110

8,24

18,36

120

8,24

18,36

4)- Exploitation des mesures.

-  Sachant qu’à courant constant, la charge Q du condensateur pendant la durée Δt est donnée par la relation : Q = I0 . Δt

-  Représenter graphiquement : Q = f (uAB).

-  Commenter la courbe obtenue. Rechercher le coefficient directeur de la droite moyenne et donner son unité.

 

-  Les points sont sensiblement alignés. La courbe moyenne passe par l’origine.

-  La charge est proportionnelle à l’intensité : q = k . uAB.

-  La constante k est le coefficient directeur de la droite tracée.

-  

-  Avec le tableur Excel, on peut faire une étude statistique des mesures :

-  On en déduit que : q 2,232 . uAB  => k 2,232 mC / V

-  Avec une bonne adéquation car R² = 0,9999

 

5)- Capacité d‘un condensateur.

-  Le coefficient directeur de la droite moyenne est une grandeur caractéristique du condensateur :

c’est la capacité du condensateur, notée C

-  Elle s’exprime en farad de symbole F.

-  Le constructeur annonce une valeur pour C = 2200 μF.

La valeur trouvée est-elle cohérente ? Justifier.

-  Le coefficient k représente la capacité du condensateur dont l’unité est le farad (F) dans le S.I.

-  On en déduit que : C = k 2,232 mF = 2232 μF

-  Précision de la mesure :

-  

-  Le résultat est en accord avec l’indication donnée par le constructeur.

 

6)- Si le temps le permet.

-  Tracer la courbe uAB = f (t). Commenter la courbe obtenue.