TP Etude des oscillations électriques entretenues et forcées

I. Entretien des oscillations d'un circuit RLC :

Réaliser le montage ci-dessous. Commencer par l'alimentation de l'AO et, en fin de manipulation, couper cette alimentation en dernier.

 

Régler R0 à 0.

Augmenter R0 et noter (à 1W près) la valeur qui déclenche les oscillations.

Comparer à la valeur de la résistance de la bobine.

Mesurer la période des oscillations.

Comparer à la période propre du circuit.

Augmenter encore R0 et noter les observations.

II. Oscillations forcées d'un circuit RLC :

1°) Montage :

Le GBF fournit une tension sinusoïdale. Sa fréquence sera choisie entre 100 et 300 Hz.

 Régler le niveau de sortie pour que Umax = 5 V (Ueff = 3,5 V)

 

2°) Observations :

Quelle voie de l'oscillographe permet de visualiser l'intensité du courant circulant dans ce circuit ? Justifier.

Que mesurent les multimètres (utilisés en position CA "courant alternatif") ?

Comparer la période de la tension excitatrice (fréquence choisie entre 100 et 300 Hz) et celle de l'intensité du courant de réponse.

Pour quelle fréquence la tension aux bornes du dipôle RLC (ou du GBF) et l'intensité du courant de réponse sont-elles en phase?

Comparer à la fréquence propre du circuit.

Pour l'oscillographe, choisir les réglages suivants:

balayage : 2 ms/div

Voie A   : 2 V/div

  

3°) Etude de la résonance d'intensité:

Faire varier la fréquence f de la tension excitatrice tout en agissant sur le niveau de sortie du GBF de sorte que Ueff  reste constante Ueff = 3,5 V.

Compléter le tableau suivant et tracer les courbes Ieff = g(f) sur un même schéma.

 

f(Hz)

140

160

170

180

190

200

210

220

240

260

280

300

R=27W

Ieff (mA)

                        

R=220W

Ieff (mA)

                        

4°) Conclusions générales sur le phénomène observé :

Compléter les phrases suivantes :

Lorsque la fréquence de l'excitateur est égale à la fréquence propre du circuit RLC,  l'intensité du courant électrique qui parcourt le circuit                                                                         . C'est la résonance d'intensité.

La tension aux bornes du dipôle RLC série et l'intensité du courant qui le parcourt sont alors                                         .

On remplace l'interrupteur par un GBF de tension carrée de fréquence 100 Hz et d'amplitude 6 V.

On observe la tension aux bornes du condensateur. Elle oscille.

R = association AOIP x100x10

L = bobine 2400 spires sans fer doux

C = 100 nF

Réglages Oscillo :

2 V/div

0,2 ms/div

1°) Influence de la résistance:

Observer l'influence de la valeur de R

Conclusion :

Observation des 3 régimes d'amortissement :

2°) Influence de L et de C:

On admettra que pour un circuit peu amorti, la pseudo-période est pratiquement égale à la période propre T0.

Mesurer la pseudo-période : T0

Vérifier que T0 est très inférieure à TGBF

Diviser L par 2 (1200 spires) puis mesurer la pseudo-période :    T'0 =

Comparer à T0

Reprendre L initial ; multiplier C par 2 (2 condensateurs identiques en parallèle) mesurer la pseudo-période : T''0 =

Comparer à T0

Conclure

Vérifier que racine(LC) est homogène à un temps

Montrer que T = 2pracine(LC)