Première STI année scolaire 2010-2011
Objectifs: - établir la relation entre les valeurs efficaces de la tension et du courant pour une bobine quasi idéale;
- mesurer le déphasage du courant par rapport à la tension pour une bobine quasi idéale.
I Préparation
Soit le montage ci-contre:
La tension uGBF est alternative sinusoïdale, d'amplitude réglable et de fréquence f = 2,0 kHz.
B est une bobine d'inductance L = 40 mH.
R est une résistance dite de visualisation suffisamment faible, 22 Ω, pour que la tension uR
soit négligeable devant la tension uGBF .
1- Placez sur le schéma les appareils permettant de mesurer U et I, valeurs efficaces de u et i. Précisez leurs positions.
Indiquez sur ce schéma les branchements à l’oscilloscope pour visualiser uGBF (sur la voie 1) et uR(t) (sur la voie 2).
2- Faites vérifier le schéma du montage par votre professeur (1er appel du professeur).
3- Calculez la période T et la pulsation ω (en rad.s-1) des tensions et courant du montage : …...
...
4- Écrivez la loi des mailles puis donnez l'expression de u en fonction de uGBF et uR : …... ...
...
5- Que pouvez-vous en déduire si uR est négligeable devant uGBF ?…...
II Expérimentation
1- Réglez le GBF et l'oscilloscope pour avoir la tension uGBF voulue (alternative sinusoïdale de fréquence f = 2,0 kHz) sur une période. Vous réglerez l'amplitude de uGBF à sa valeur maximale pour commencer.
2- Réalisez le montage (GBF hors tension), avec les appareils de mesures et les branchements à l'oscilloscope, puis appelez le professeur pour la vérification du montage et du réglage du GBF (2ème appel).
3- Observez les tensions à l'oscilloscope: la tension uR (sur la voie 2) est-elle en avance ou en retard sur la tension uGBF
(sur la voie 1) ? ...
En déduire le signe de son déphasage (ou retard) φ par rapport à uGBF : ...
Ce déphasage est aussi celui de i (car uR est une “tension image” de i) par rapport à u (car uGBF ≈ u; voir partie I).
4- Ajustez l'amplitude de uGBF de façon à faire varier U de 6,0 à 1,0 V. Pour chaque valeur de U, relevez I, intensité efficace du courant du circuit, et Δt décalage temporel entre les deux tensions visualisées. Remplissez les trois premières lignes du tableau ci-dessous.
U (V) I (…...) Δt (…...) φ (°)
4- Complétez la dernière ligne du tableau en calculant φ. On rappelle que ∣∣=360 .t
T , si φ s'exprime en degré.
III Exploitations
1
TP n°17: bobine en régime sinusoïdal
uGBF u
uR R i
B
Première STI année scolaire 2010-2011
1- Que pouvez-vous dire de φ ? ...
2- Tracez la caractéristique U = f(I).
Échelles proposées: 1 cm pour 0,5 V (verticalement) et 1 cm pour 1,0 mA (horizontalement).
3- Que pouvez-vous dire de cette caractéristique ? ...
4- Calculez la pente de cette courbe en exprimant U en volt et I en ampère: ...
...
5- Calculez le produit Lω, où L est l'inductance de la bobine et ω la pulsation des tensions et courant du montage, puis comparez ce produit à la pente de la caractéristique...
...
...
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