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Partie III – Signal et rayonnement III.1 – Oscillateurs libres amortis, III.2 – Régime Sinusoïdal Forcé
TP3 – Circuit RLC
Caractériser le comportement d’un circuit RLC série, en régime transitoire ou en régime permanent sinusoïdal
Matériel
• GBF de résistance de sortie rg = 50 3 Ω
• Oscilloscope
• Boîtes de résistances et de capacités variables.
• Bobine d’inductance L réglable (à régler sur 1 H).
• Multimètre
Travail préparatoire
1. Régime transitoire :
o Etablir l’équation différentielle vérifiée par i(t) dans un circuit constitué d’une association série RLC alimenté par un générateur de tension constante.
o Montrer qu’en fonction de la valeur totale de la résistance du circuit (Rtot = Rgéné + R + rbobine), 3 régimes sont envisageables. Calculer la résistance totale critique pour L = 1 H et C = 0,2 µF.
o Exprimer le temps caractéristique du régime transitoire .
2. Régime sinusoïdal forcé :
o Obtenir l’expression de l’amplitude de l’intensité du courant en RSF en fonction de la pulsation excitatrice imposée par le générateur d’alimentation.
o Montrer qu’elle subit une résonance.
o Que vaut le déphasage de l’intensité par rapport à la tension délivrée par le générateur à la résonance ? o Déterminer l’expression de la fréquence de résonance en fonction de L et C.
1. Régime transitoire de réponse d’un circuit RLC série à un échelon de tension
Avant de brancher le GBF, faire valider le montage par un professeur.
Réaliser le montage représenté dans le « travail préparatoire » en prenant L = 1 H et C = 0,2 µF.
1. Proposer un montage pour visualiser la réponse d’un circuit RLC série à l’établissement d’un courant :
o Branchement de l’oscilloscope pour visualiser l’évolution de la tension aux bornes du générateur et celle de l’intensité du courant,
o Format de la tension délivrée par le générateur,
o Fréquence d’alimentation du générateur pour visualiser la totalité du régime transitoire.
2. Choisir une valeur de résistance pour observer un régime pseudo-périodique faiblement amorti. Utiliser la courbe obtenue pour retrouver la valeur de l’inductance L.
3. Trouver expérimentalement la valeur de Rtot critique et comparer à la valeur calculée.
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2. Introduction au régime sinusoïdal forcé.
Régler le générateur pour qu’il délivre un signal sinusoïdal.
1. Représenter sur votre compte-rendu une situation dans laquelle la tension délivrée par le générateur et celle aux bornes du conducteur ohmique sont déphasées.
2. Déterminer le déphasage entre les signaux et vérifier la valeur obtenue à l’aide de l’outil de mesure automatique de l’oscilloscope.
3. En faisant varier la fréquence du signal délivré par le générateur, montrer que l’intensité présente un phénomène de résonance.
4. Suivant le temps restant :
o Tracer, à partir de mesures expérimentales, la courbe donnant l’amplitude de l’intensité dans le circuit en fonction de la fréquence du signal délivré par le générateur. Déterminer graphiquement la bande passante.
o Utiliser la résonance en intensité pour déterminer à nouveau la valeur de l’inductance L.
o En se plaçant à une fréquence différente de la fréquence de résonance, déterminer la valeur de rbobine (R, Rgéné, C et L étant connus).
