Exercices Exercices
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8.4 Étude expérimentale d’un circuit RC ()
On considère le circuit suivant comprenant une résistance de valeur R, un condensateur de
capacité C et une alimentation stabilisée de tension à vide E :
E
R
1
2
K
C
1. À l’instant t = 0, on place l’interrupteur K en position 1, le condensateur est déchargé.
Décrire ce qui se passe.
2. On suppose que le régime permanent a été atteint. On place l’interrupteur K en position 2
à t = 0. Quelle est la nature de la courbe représentant ln
E
u C
en fonction du temps ?
3. On réalise l’expérience avec les valeurs R = 10 MΩ, C = 10 μF et E = 10 V. On branche
un voltmètre numérique (calibre 20 V) aux bornes du condensateur et on étudie la décharge
du condensateur à partir de l’instant de date t = 0 où on place l’interrupteur en position 2. On
relève les valeurs suivantes :
t (s)
5
10
15
20
30
45
60
90
120 150
u C (V) 9,05 8,19 7,41 6,70 5,49 4,07 3,01 1,65 0,91 0,50
L’expérience est-elle en accord avec la théorie ?
4. Si oui, justifier. Si non, pour quel composant a-t-on utilisé un modèle inadapté aux caractéristiques du circuit ? On indiquera alors quel serait le modèle adapté et les valeurs des
caractéristiques de ce dernier compte tenu des données expérimentales.
5. Quelle aurait été la condition à vérifier pour avoir accord parfait entre théorie et expérience ?
6. On souhaite visualiser sur un oscilloscope en mode DC les courbes théoriques de charge
et de décharge du condensateur. On choisit comme valeurs R = 10 kΩ et C = 10 nF. L’alimentation stabilisée est remplacée par un générateur basse fréquence (GBF) et on place l’oscilloscope aux bornes du condensateur.
Rappeler le modèle électrique du GBF et donner les valeurs des éléments du modèle.
7. Même question pour l’oscilloscope.
8. Dessiner la schéma en tenant compte des paramètres du GBF et de l’oscilloscope.
9. Déterminer les conditions qui permettent de n’avoir pas à tenir compte des paramètres du
GBF et de l’oscilloscope. En déduire la justification du choix des valeurs employées pour R
et C.
10. Quel signal du GBF doit-on choisir à la sortie du GBF pour observer sur l’oscilloscope la
charge et la décharge du condensateur ?
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8.4 Étude expérimentale d’un circuit RC ()
On considère le circuit suivant comprenant une résistance de valeur R, un condensateur de
capacité C et une alimentation stabilisée de tension à vide E :
E
R
1
2
K
C
1. À l’instant t = 0, on place l’interrupteur K en position 1, le condensateur est déchargé.
Décrire ce qui se passe.
2. On suppose que le régime permanent a été atteint. On place l’interrupteur K en position 2
à t = 0. Quelle est la nature de la courbe représentant ln
E
u C
en fonction du temps ?
3. On réalise l’expérience avec les valeurs R = 10 MΩ, C = 10 μF et E = 10 V. On branche
un voltmètre numérique (calibre 20 V) aux bornes du condensateur et on étudie la décharge
du condensateur à partir de l’instant de date t = 0 où on place l’interrupteur en position 2. On
relève les valeurs suivantes :
t (s)
5
10
15
20
30
45
60
90
120 150
u C (V) 9,05 8,19 7,41 6,70 5,49 4,07 3,01 1,65 0,91 0,50
L’expérience est-elle en accord avec la théorie ?
4. Si oui, justifier. Si non, pour quel composant a-t-on utilisé un modèle inadapté aux caractéristiques du circuit ? On indiquera alors quel serait le modèle adapté et les valeurs des
caractéristiques de ce dernier compte tenu des données expérimentales.
5. Quelle aurait été la condition à vérifier pour avoir accord parfait entre théorie et expérience ?
6. On souhaite visualiser sur un oscilloscope en mode DC les courbes théoriques de charge
et de décharge du condensateur. On choisit comme valeurs R = 10 kΩ et C = 10 nF. L’alimentation stabilisée est remplacée par un générateur basse fréquence (GBF) et on place l’oscilloscope aux bornes du condensateur.
Rappeler le modèle électrique du GBF et donner les valeurs des éléments du modèle.
7. Même question pour l’oscilloscope.
8. Dessiner la schéma en tenant compte des paramètres du GBF et de l’oscilloscope.
9. Déterminer les conditions qui permettent de n’avoir pas à tenir compte des paramètres du
GBF et de l’oscilloscope. En déduire la justification du choix des valeurs employées pour R
et C.
10. Quel signal du GBF doit-on choisir à la sortie du GBF pour observer sur l’oscilloscope la
charge et la décharge du condensateur ?
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