mesure d'un dephasage - pierron

© Copyright PIERRON Cahier de TP Spécial Bac Pro

Extrait du référentiel:

Domaine de connaissance

Compétences

Période, fréquence, Valeurs efficace et maximale d’une tension sinusoïdale

Méthode et savoir-faire expérimentaux. Réaliser un montage expérimental, à partir d’un schéma ou d’un document technique. Interpréter et exploiter les indications d’une étiquette, de la plaque signalétique d’un appareil, d’un document technique. Exécuter un protocole expérimental. Utiliser un appareil de mesure (ampèremètre, voltmètre, ohmmètre, multimètre, oscilloscope, sonomètre, pH-mètre). Etalonner un appareil un appareil à l’aide d’une référence. Régler un appareil. Utiliser la verrerie courante de laboratoire (bécher, pipette jaugée, burette, fiole jaugée) Respecter les règles de sécurité. Compte rendu d’une étude expérimentale. Dessiner un schéma à partir d’un circuit électrique. Tracer un graphique à partir d’un tableau de valeurs. Rendre compte d’observations.

Objectifs :

Les manipulations proposées permettent de mettre en œuvre et d’évaluer les savoirs-faire expérimentaux suivants : Exécuter un protocole expérimental. Réaliser un montage expérimental à partir d’un schéma. Utiliser un appareil de mesure. Respecter les procédures et consignes de sécurité établies.

Mais aussi de rendre compte des résultats des travaux réalisés.

Liste de matériel :

Poste élève: • Oscilloscope réf. 01185 • Générateur Basses Fréquences réf. 04082 • Inductance variable réf. 10449 • 2 multimètres réf. 01266 • Platine SECUCONTACT réf. 10338 • Condensateur SECUCONTACT C = 10µF

réf. 10259 • Résistance SECUCONTACT R = 100 Ω réf.

10252 • Interrupteur SECUCONTACT réf. 10273

Poste professeur : • matériel en double • matériel de première urgence réf. 16489

Mots clés : - Alternatif. - Oscilloscope. - Déphasage. - Résonance.

Trucs et astuces :

Lors de ce TP les déphasages obtenus sont de l’ordre de 72°. Pour obtenir un déphasage se

rapprochant de 90 ° il faut augmenter la fréquence pour la bobine, et la diminuer pour le condensateur (le courant se trouve alors fortement diminué, et la tension aux bornes de la voie 2 est moins nette).

Lors de la visualisation du déphasage dans un condensateur, la fréquence f = 50 Hz provoquera un léger scintillement à l’oscilloscope (non nuisible à la mesure). On peut augmenter la fréquence à f = 100 Hz, mais alors le déphasage sera diminué (il passera d’environ 72° à 57 °)

Niveau : Bac Pro Unité : Electricité II Option : FMB Courant alternatif

MESURE D'UN DEPHASAGE Fiche professeur 1/4

B.O.

LPP12


T.P. :

Bobines Condensateurs

Dans l’industrie, un grand nombre de systèmes sont constitués de circuit inductif. On les retrouve dans les moteurs les générateurs, et les transformateurs. Ils sont également utilisés dans des circuits où ils réalisent des fonctions plus compliquées

La plupart des circuits électroniques comportent des condensateurs. Leurs rôles vont du stockage de l’énergie, au filtrage. Ils sont également utilisés dans des circuits électroniques où ils réalisent des fonctions plus compliquées (déphasage ; résonance ).

I) Visualisation du déphasage entre u et i dans une bobine.

Réaliser le montage suivant (noyau sorti L = 0,14H ) : • Réglages préliminaires (fermer l’interrupteur) : - Régler U = 4 V et f = 400 Hz. - Régler l’oscilloscope afin de visualiser une période sur

l’écran avec l’amplitude la plus grande. Appel N°1 : Faites contrôler le montage.

• Visualisation : (relever l’oscillogramme).

Voie 1 : On visualise la tension aux bornes de (L, r) et R (si R est faible devant ZBobine, on visualise la tension u aux bornes de la bobine). Voie 2 : On visualise la tension aux bornes de R (on a ainsi une image du courant i qui traverse la bobine).

• Calcul du déphasage ϕϕϕϕ entre u (voie 1) et i (voie 2)

Relever le décalage x (en s) entre les deux courbes puis déterminer ϕ :

Préciser quelle tension est en avance sur l’autre : Uvoie 1 en avance sur Uvoie 2

ϕϕϕϕ = T

x 360× = 72°


Fiche Professeur 2/4


II) Visualisation du déphasage entre u et i dans un

condo.

Réaliser le montage suivant (C = 10µF ) :

• Réglages préliminaires (fermer l’interrupteur) : - Régler U = 4 V et f = 50 Hz. - Régler l’oscilloscope afin de visualiser une période sur

l’écran avec l’amplitude la plus grande. Appel N°2 : Faites contrôler le montage.

• Visualisation : (relever l’oscillogramme). Voie 1 : On visualise la tension aux bornes de C et R (si R est faible devant Zcondensateu, on visualise la tension u aux bornes du condensateur).

Voie 2 : On visualise la tension aux bornes de R (on a ainsi une image du courant i qui traverse la bobine).

• Calcul du déphasage ϕϕϕϕ entre u (voie 1) et i (voie 2)

Relever le décalage x (en s) entre les deux courbes puis déterminer ϕ : Préciser quelle tension est en avance sur l’autre : Uvoie 2 en avance sur Uvoie 1

III) Conclusion.

Compléter le tableau suivant (noter les déphasages correspondants à une bobine et un condensateur parfait)

ϕϕϕϕ = T

x 360× = -72°

Symbole Représentation de Fresnel et temporelle Déphasage

Bobine parfaite

ϕ = +90°

Condensateur

parfait

ϕ = -90°


Fiche professeur 3/4


IV) Applications ; Circuit RLC série (étude de la résonance).

Réaliser le montage suivant :( C = 10 µF ; R = 100 Ω ; noyau sorti : L = 0,14 H ; r = 11 Ω)

• Réglages préliminaires (fermer l’interrupteur) :

Régler U = 4 V et f = 50 Hz. Régler l’oscilloscope afin de visualiser une période sur l’écran.

Appel N°3 : Faites contrôler le montage.

• On fait varier la fréquence f et on relève le courant qui traverse le circuit.

• Que peut-on dire alors du déphasage entre u et i lorsque f = fr?

Le déphasage est nul

• Retrouver la fréquence de la résonance en appliquant la relation fr = CL .2

1π

= 135 Hz

Remise en état du poste de travail. Faites contrôler la remise en état du poste de travail (appel N°4)

f (hertz) 50 80 100 fr = 136 150 200 300

U (V) 4 4 4 4 4 4 4

I (mA) 10 21 28 Imax = 34 21 17 12


Fiche professeur 4/4

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