Etude de l'établissement du courant dans une bobine

Tp n°14 (Physique)

Objectifs : - Etudier la réponse d’un circuit comprenant une bobine et une résistance R à un échelon de tension.

                  - Vérifier expérimentalement l’expression de la constante de temps t.

                  - Montrer l’influence de différents paramètres sur le régime permanent et sur le régime transitoire.

 Durant tout le TP on gardera la même tension aux bornes du générateur (E=10 V).

I°) Montage expérimental : On dispose du matériel suivant

                                                            -alimentation stabilisée continue réglable

                                                            -interrupteur

                                                            -bobine (de résistance r non nulle)

                                                            - boites de résistances (R)

                                                            - fils

                                                            - un logiciel d’acquisition (Synchronie)

     1°) Schématiser sur votre compte rendu le montage série entre le générateur, la bobine , la résistance R  et

            l’interrupteur (Placer ce denier juste après le générateur). Le professeur placera une diode de roue libre

           de façon à protéger l'interface.

    2°) Mesurer la résistance r de la bobine avant de commencer le montage .

    3°) Réaliser le montage avec E=10 V, R=100 W  et L=0,5 H.

          Calculer la valeur théorique de t.

   5°) On souhaite visualiser l’échelon de tension (tension aux bornes du générateur) en voie B, et l’évolution de

          l’intensité du courant en voie C.

          Sur le schéma du compte rendu placer les voies de l’interface (rappel : une seule masse dans tout le

          circuit).

    6°) Réaliser le montage et le faire vérifier par le professeur (paramétrer correctement synchronie : voir la

         fiche de rappel à la fin du TP).

II°) Mesure de la constante de temps :

        1°) a°) Comment peut-on obtenir les variations de l’intensité i(t) en visualisant U_R (t).

              b°) Que se passe-t-il pour i(t) à partir du moment où l’on ferme l’interrupteur ? (Commenter)

              c°) Pourquoi donne-t-on le qualitatif « transitoire » à ce régime ? Qui en est responsable ?

        2°) Trouver la constante de temps t   du régime transitoire par la méthode des 63 % (utiliser le réticule).

               Rappel : t  est la durée pour avoir 63 % de i_max ou U_{R max}

        3°) Comparer avec la valeur théorique.

        4°) Imprimer votre document.

III°) Influence de différents paramètres sur l’intensité :

        1°) Donner l’expression de i en régime permanent, calculer sa valeur et vérifier expérimentalement.

        2°) De quels paramètres dépend l’intensité i en régime permanent ? Le prouver expérimentalement

              (Donner  les  valeurs de i correspondantes).

        3°) De quels paramètres dépend le régime transitoire ? Le prouver en modifiant ceux-ci grâce aux

             valeurs du tableau ci-dessous  : 

            Remarque : Dans le 3ième cas (R=300 W; L=0,50 H) la valeur de U_Rmax donc i_max a changé.

        4°) Comparer t_{expérimental} (s) et t_théorique (s) dans les 3 cas. Faire un % d'erreur.

Quelques rappels sur synchronie

Paramètres :

                        Entrées : mettre actif les voies utilisées et rendre inactive les autres voies.

                                        Affichage : donner le nom de la grandeur mesurée pour chaque voie utilisée

                                        Unité : V (VOLTS)

                                        Fenêtre : cocher la fenêtre où doivent s’afficher les courbes.

                        Acquisition : Choisir une durée totale en accord avec la durée de ce que l’on veut observer (souvent

                                              on prend 5 t).

                                            Mode : automatique

                                            Déclenchement : c’est le signal qui permet à l’ordinateur de commence l’enregistrement ;

                                             on prend l’entrée dont la tension évolue au cours du temps. Si la tension augmente de 0 à

                                            10 V par exemple, on prend une valeur de 0,1 V dans le sens croissant.

Outils : penser au réticule : vous pouvez modifier l’origine et les coordonnées s’affichent.