RÉGIMES TRANSITOIRES - TP2


1. Circuit “RLC”

• Réaliser le montage ci-contre, avec  C≈0,1C≈0,1 à 10μF10 \:\mathrm{μF}  et  L≈5L≈5 à 100mH100 \:\mathrm{mH} .

• Choisir une période TT du générateur assez grande pour observer la limite asymptotique du régime transitoire (en pratique : telle que  T≥20T0T≥20 \:T_0  avec  T0=2πLCT_0=2π \:\sqrt{L \:C} ).

Faire varier R′R' à partir de la valeur nulle et observer les régimes pseudo-périodiques et apériodiques.

Mesurer la résistance critique RcR_c et comparer la mesure à l’expression théorique.		 transRLC_TP2_Im/transRLC_TP2_Im1.jpg

◊ remarque : il faut ne pas oublier les résistances du générateur et de la bobine :  R=R′+r+r′R=R'+r+r' .

• Pour chaque régime, repérer quelques points expérimentaux (avec une échelle qui ne soit pas trop petite...) et vérifier le comportement théorique de u(t)u(t) et i(t)i(t). En particulier, pour le régime pseudo-périodique, vérifier la décroissance “exponentielle” (plus constante) des maximums successifs ; vérifier si possible la variation de la pulsation en fonction de l’amortissement  (ω2=ω02−α2ω^2=ω_0^{\:2}-α^2  avec  α=R2L\displaystyle α=\frac{R}{2 \,L} ).

• Pour  R′≈100ΩR'≈100 \:\mathrm{Ω}  et CC variant entre 0,1μF\text{0,1} \:\mathrm{μF} et 10μF10 \:\mathrm{μF} ,  vérifier de même l’influence de CC et interpréter.


2. Simulation d’un frottement solide

• Le montage électrique précédent correspond, en mécanique, à un oscillateur amorti par frottement fluide “visqueux” : la tension  u=R′iu=R' \:i  aux bornes du résistor est proportionnelle au courant, caractéristique de la “vitesse” de déplacement des charges.

• Au contraire, le montage ci-contre correspond à un oscillateur amorti par frottement solide : la tension aux bornes du couple de diodes est constante en valeur absolue et opposée au sens de mouvement des charges :  ud=sgn(i)Us u_d=\mathrm{sgn}(i) \; U_s ,  avec  Us≈0,6VU_s≈\text{0,6} \:\mathrm{V} .		 transRLC_TP2_Im/transRLC_TP2_Im2.jpg

• En fermant l’interrupteur, observer l’amortissement fluide causé par la résistance du générateur et de la bobine ; choisir CC (en adaptant la période TT du générateur pour conserver  T≥20T0T≥20 \:T_0  avec  T0=2πLCT_0=2π \:\sqrt{L \:C}...)  de telle façon que cet amortissement soit faible  (α=R2L≪ω0\displaystyle α=\frac{R}{2 \:L}≪ω_0 ).

☞ remarque : pour que le coefficient αα soit faible, il faut une grande inductance et une faible résistance (bobine plus générateur) et l'observation correcte nécessite d'utiliser une bobine sans noyau ; pour obtenir malgré cela une pseudopériode petite, il faut une capacité faible (≤0,05μF≤\text{0,05} \:\mathrm{μF}).

• En ouvrant l’interrupteur, observer l’amortissement “solide” ; en particulier, vérifier la décroissance approximativement affine des maximums successifs ; interpréter.

☞ remarque : compte tenu de l’amortissement de ≈0,6V≈\text{0,6} \:\mathrm{V} à chaque alternance, il est nécessaire d’utiliser des créneaux  d’amplitude ≥10V≥10 \:\mathrm{V}  si on veut observer un nombre suffisant de pseudo-périodes.

◊ remarque : on peut aussi vérifier l’invariance de la pulsation en fonction de l’amortissement ; pour cela, il suffit de doubler l’amortissement en remplaçant chaque diode par un assemblage de deux diodes en série.



RÉGIMES TRANSITOIRES - TP2


Matériel

Au bureau

1 capacimètre
divers résistors (≈1≈1 à 100kΩ100 \:\mathrm{kΩ})


Pour chaque groupe (10 groupes)

1 oscilloscope
2 adaptateurs BNC
1 raccord “en T” BNC
1 générateurs BF
1 raccord d’isolation de masse
12 fils (des longs et des courts)
2 câbles coaxiaux (BNC d’un seul côté)
2 câbles coaxiaux (BNC des deux côtés)
1 contrôleur électronique
1 boite de résistors ×1×1 à ×1000Ω×1000 \:\mathrm{Ω}
4 diodes
2 bobines à inductance ≈5≈5 et ≈50mH≈50 \:\mathrm{mH}
1 bobine à inductance à noyau ≈ 0,1≈ \text{ 0,1} à 1H1 \:\mathrm{H}
1 boite de condensateurs 1μF1 \:\mathrm{μF} à 10μF10 \:\mathrm{μF}
1 boite de condensateurs 0,1μF\text{0,1} \:\mathrm{μF} à 1μF1 \:\mathrm{μF}