TP Physique  N° 09 ter 

Oscillations

électriques libres amorties.

Enoncé.

 

   

Correction

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Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

Matériel :

Alimentation ajustable; carte CANDIBUS. Ordinateurs ; WinLABO2

Boîte de condensateurs, bobines (L = 45 mH et r = 8 ,8 Ω),  R = 18 Ω, potentiomètre de 1 kΩ.


I -But .

II -Le Logiciel .

III - Expérience .

IV - Exploitation et mesures.

V - Étude énergétique..

 

 

I- But

 

-          Créer des oscillations dans un circuit R.L.C. Mettre en évidence l’amortissement des oscillations.

 

II- Le logiciel

 

1)- Mise en place : cliquer sur l’icône WinLABO2. Sélectionner : ouvrir une nouvelle page et (clic gauche).

 

2)- Préparation à l’acquisition.

 

Étape N° 1

Étape N° 2

Sur la barre de menu Sélectionner

Acquisition (clic gauche) 

puis Créer variables

puis Deux Voies

Sur la barre de menu Sélectionner

Acquisition

Options 

Remplacer les données

Variation de tension

Réglages

 

Synchronisation : voie 1

Sens : croissant

Seuil : 0,00 V

puis sur OK

 

Étape N° 3

Sur la barre de menu Sélectionner

Acquisition 

 

Réglages 

Nombre de points :

À déterminer !!!

Intervalle de temps entre deux mesures :

À déterminer !!!

Détermination de l’intervalle de temps et du nombre de points : on veut observer entre 5 et 10 périodes ;  la durée d’une période est voisine de 1 ms. Déterminer la durée totale de l’enregistrement, puis l’intervalle de temps entre deux points consécutifs sachant que l’on veut au minimum 25 points par période. Entrer les valeurs

Sur annuler

 

III- Expérience

 

1)- Montage :

       Faire le schéma normalisé du montage,  le réaliser  et le faire vérifier et raccorder à la carte CANDIPLUS (voie 1 verte et voie 2 rouge)

-             Les composants : bobine : L = 45 mH et r = 8,8 Ω , une boîte de condensateurs et un conducteur ohmique = 18 Ω.

-             Réglage de la valeur de la capacité du condensateur :

-             Pour commencer, régler  la boîte de condensateurs C = 1,0 µF.

2)- Questions préliminaires :

-   Quelle tension visualise-t-on à la voie 1  ? à la voie 2 ? Quel phénomène met-on en évidence ?

 

3)- Acquisition  :

 

-       Régler la  valeur de la tension aux bornes du générateur :  E = 5,0  V

-       Première étape : basculer l’interrupteur sur la position 1 pour charger le condensateur.

 

Deuxième étape

Acquisition

 Réglages

puis sur OK.

-       Troisième étape : basculer rapidement  l’interrupteur sur la position 2 pour décharger le condensateur dans la bobine.

IV- Exploitation et Mesures.

 

1)- Étude quantitative de la courbe : u AM  = g(t).

-          Visualisation de u AM  = g(t) :

 

Cliquer sur l’icône

 

 

Mettre t en abscisses (X)

 

Et U1 en ordonnées (Y)

 

et sur OK.

 

-          Donner un titre au graphe obtenu :

 

 

puis

Pour le titre du graphe taper : uBM = g(t)

 et sur OK

 

 

-          Que représente la courbe obtenue ?

Expliquer qualitativement cette courbe.

Déterminer la valeur de la période T du phénomène observé.

Pour cela, il faut utiliser les curseurs.

 

Choix des Curseurs :

puis

puis déplacer les lignes bleues.

 

 

2)- Étude de la courbe : i exp = h(t).

 

-          Calcul de la valeur de l’intensité au cours du temps. Placer le curseur dans la colonne D.

 

Cliquer sur Variable,

Puis Ajouter

 

 

Taper la formule :

 

- U2/18

 

et sur OK

 

-          Visualisation de la courbe : i exp = h(t).

Cliquer sur l’icône

 

 

Mettre t en abscisses (X)

 

Et i en ordonnées (Y)

 

et sur OK.

 

-          Donner un titre au graphique : i exp = h(t).

-          Expliquer qualitativement cette courbe. Déterminer la valeur de la période T du phénomène observé. Comparer avec la valeur précédente. Conclusion.

 

3)- Mesures.

 

-          Refaire l’acquisition pour différentes valeurs de C et Compléter le tableau suivant :

 

C en mF

0,5

1,0

2,0

T en ms

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-          Commenter les résultats du tableau. Comparer T et T0. Montrer que . Conclusions.

V- Étude énergétique.

1)- Acquisition :

-          Refaire une acquisition en prenant C = 1 µF.

2)- 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 :

? Commenter les courbes obtenues.

? Donner les caractéristiques des différentes courbes.

-          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 = 0,00040 s. Quelles remarques peut-on faire ?

-          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 ?

3)- Si le temps le permet : on peut représenter sur le même graphe les variations de la tension u AM aux bornes de la bobine et les variations de l’intensité i du courant dans le circuit (il faut créer une nouvelle variable : i * 100 pour adapter les échelles). Quelles sont les remarques que l’on peut faire ?

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