TP - morissonphysique

Chapitre 6 : Régimes transitoires Partie B.1.1 du programme officiel Cours
Définition
Le régime transitoire permet de passer d'un régime permanent à un autre. 1/ Circuit RC série
a) Charge d'un condensateur à travers une résistance
R=1M( et C=100µF
Calculer la constante de temps (=RC (unités)
Faire une acquisition pendant 11minutes : relever t, uc et i sur
l'ordinateur (voir ci-dessus).
Tracer uc(t) et i(t): tracer l'asymptote (valeur maximale) et la tangente à
l'origine en déduire ( et comparer à RC. Déterminer la valeur de uc
correspondante. Déterminer la valeur de uc telle que t=3(.
Remarque : on obtient i par calcul (loi des mailles et loi d'Ohm).
(Pour chaque point calculer RC(uc/(t+uc et comparer à E.)
Le condensateur s'oppose aux variations de tension.
[pic] A t=(, la tangente coupe l'asymptote
Deuxième essai avec 10k( et 1µF.
Montrer que RCduc/dt+uc=E
Remarque : possibilité d'utiliser la feuille de calcul (outil dérivée). b) Décharge du condensateur
On conserve le même montage mais on court-circuite le générateur E par un
fil.
Quelle est la valeur maximale de l'intensité du courant ? imax=1mA= uRmax/R c) Limites de l'acquisition informatique
R=4,7k( et C=150pF avec synchronie (puis avec l'oscilloscope en TTL
100kHz).
exemple de l'utilisation en temporisation :
montage 1 : circuit RC de base avec une DEL (20mA) en série qui s'allume le
temps de la charge et s'éteint progressivement montage 2 : [pic]
En augmentant la valeur sur v+ (avec d'autres résistances) :
[pic]
montage 3 : Application minuterie de 5,17 secondes
|Circuit intégré |[pic] |
|NE555 (doc | |
|jointe). 5V | |
|Le 555 se | |
|déclenche sur | |
|front descendant | |
|à condition que | |
|la tension | |
|remonte à 1/3 de | |
|Vcc. | |
|Mettre en oeuvre | |
|ce monostable. | |
|Préciser le | |
|montage et les | |
|valeurs. | |
|T0=1,1RC | |
|R=470k( et C=10µF| |
Relevés des tensions avec synchronie : entrée, sortie, la tension du
condensateur.
[pic]
[pic] exemple de l'utilisation en filtrage :
mono-alternance avec synchronie, sans condensateur puis avec RC
imprimer courbes synchronie avant et après RC [pic]
2/ Circuit RL série
établissement du courant dans une bobine :
on place 6 bobines en série pour L=8H et on allume 2 lampes 12V sous 25V,
directement (2 résistances de 33( en série pour avoir le même éclairage
final) ou par l'intermédiaire des bobines.
[pic] L'intensité dans la bobine met plus de temps à s'établir, elle est donnée
par uravecbobine (en divisant par R).
[pic]
On remplace les lampes par des résistances de 1k(.
Mesures (synchronie) et exploitation (schéma équivalent) du montage,
détermination de la constante de temps.
(=L/R La bobine s'oppose aux variations d'intensité.
E=10V, R=2200( et L=150mH
synchronie : 1µs
relever uL et uR en déduire i(t) et uL(t)
de même L/R di/dt+i=E/R pour la charge (pour la décharge utiliser une diode
de roue libre) 3/ RLC série
R=1k(; L=150mH ; C=10nF (synchronie: 2ms)
Mesurer T0 et f0
augmenter R et observer , relever l'allure et chercher la valeur de
résistance critique avec boîte à décade
Rc=2
[pic]
Exercices sur les régimes transitoires sources Maazi (Nathan technique) [pic] [pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
Evaluation sur les régimes transitoires
Exercice 1 : charge d'un condensateur à travers une résistance.
1/ Dessiner le schéma, ci-contre, d'un circuit RC (résistance en série avec
un condensateur) alimenté par un générateur de tension. 2/ R=4700( et C=33µF.
Calculer la constante de temps (. 3/ Le condensateur est initialement déchargé. On ferme l'interrupteur du
générateur : la tension passe de 0 à 15V. Tracer uC(t) ci-dessous.
4/ Compléter la phrase suivante :
Le condensateur s'oppose aux variations
................................................................... Exercice 2 : établissement du courant dans un circuit RL série.
Lorsque l'interrupteur est fermé, la tension aux bornes du circuit, passe à
E=24V. R=33k( et L=150mH.
1/ Ecrire la loi des mailles. 2/ Calculer la constante de temps et la valeur maximale de l'intensité. 3/ Au bout de quelle durée peut-on considérer que le courant est établi (à
5% près) ? 4/ Compléter la phrase suivante :
La bobine s'oppose aux variations
...................................................................
Correction Evaluation sur les régimes transitoires
Exercice 1 : charge d'un condensateur à travers une résistance.
1/ Dessiner le schéma, ci-contre, d'un circuit RC (résistance en série avec
un condensateur) alimenté par un générateur de tension. 2/ R=4700( et C=33µF.
Calculer la constante de temps (. (=RC=0,155s 3/ Le condensateur est initialement déchargé. On ferme l'interrupteur du
générateur : la tension passe de 0 à 15V. Tracer uC(t) ci-dessous.
[pic]
4/ Compléter la phrase suivante : le condensateur s'oppose aux variations
brusques de tension.
Exercice 2 : établissement du courant dans un circuit RL série.
Lorsque l'interrupteur est fermé, la tension aux bornes du circuit, passe à
E=24V. R=33k( et L=150mH.
1/ Ecrire la loi des mailles.
E(uR(uL=0 ( Ri+Ldi/dt=E
2/ Calculer la constante de temps et la valeur maximale de l'intensité.
(=L/R=4,55µs imax=E/R=727µA=7,27.10(4A car en régime permanent di/dt=0 (il n'y a plus de
variation du courant) 3/ Au bout de quelle durée peut-on considérer que le courant est établi (à
5% près) ?
Le courant est établi à 95% au bout de 3(=13,6µs.
4/ Compléter la phrase suivante : la bobine s'oppose aux variations
brusques de courant.
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15V 63%E ( i i uC E C uR uL E L R uR R [pic] K K 1k( 1k( 1k( 4700µF i uR uL E L R K K R L E uL uR i i uR uC E C R K