TP 1: sources électriques, Lectures de Physique

Télécharge TP 1: sources électriques et plus Lectures au format PDF de Physique sur Docsity uniquement! TP 1ère année - 2ème semestre TP 1 : sources électriques TP 1 : sources électriques Objectif : étudier différents dipôles actifs linéaires ou non linéaires. Les mots générateur et source seront considérés comme des synonymes 1 Source dipolaire linéaire 1.1 Méthode de mesure de la demie-tension 1.1.1 Source réelle de tension Un dipôle générateur à caractéristique linéaire peut toujours être représenté par un générateur idéal de tension E0 (sa fem ou force électromotrice) en série avec une résistance R0 (résistance "interne"). La méthode de la demie-tension propose de mesurer ces deux grandeurs. D’après la schéma ci-contre, la tension U aux bornes du générateur lorsqu’il débite un courant d’intensité I dans une résistance de charge RC a pour expression : U = E0 1 + R0 RC (1) Le diviseur de tension sert à établir cette expression. E0 R0 RC Boîtier i U Figure 1 – Source réelle de tension 1.1.2 Manipulation 1. ♠ Mesurer E0 avec un voltmètre en circuit ouvert ; c’est à dire sans RC (RC débranchée). 2. ♠ Puis mesurer R0 en réglant RC (qui est une boîte de résistances variables) jusqu’à obtenir sur le voltmètre U = E0 2 ; on a alors R0 = RC . 1.1.3 Influence du voltmètre ♠ Discuter de l’influence du voltmètre sur le circuit et donc de la fiabilité des mesures effectuées par ce voltmètre. Le voltmètre est vu par le reste du circuit comme une très grosse résistance RV car RV >> R0, RC . En effet, RV ' 1 à 10 MΩ NB : Ceci est aussi valable pour l’oscilloscope qui est un voltmètre. Mise à jour Remarque : rappelons que deux résistances R1 et R2 mises en parallèle sont équivalentes à une résistance vérifiant : 1 Req = 1 R1 + 1 R2 (2) 1.2 Caractéristique d’une source réelle linéaire 1.2.1 Définition de la caractéristique d’un dipôle La caractéristique tension-courant d’un dipôle électrique est la fonction U = f(I) avec U la tension aux bornes du dipôle et I le courant qui le traverse. 5 TP 1ère année - 2ème semestre TP 1 : sources électriques 1.2.2 Manipulation On utilisera le boîtier, entre les bornes jaune et noire. Pour obtenir la caractéris- tique d’une source, on effectue le montage ci-contre. On mesure différents couples (I,U) pour différentes valeurs de RC . – I est mesurée avec le multimètre réglé en ampèremètre (entrée "mA", calibre 500 mA) ; – U est mesurée avec l’oscilloscope (touche MEAS puis Vmax). E0 A RC Voie 1 U + - Figure 2 – Étude d’une source réelle de tension ♠ Remplir un tableau de mesures rassemblant les valeurs de I, U et RC , aller de RC =∞ jusqu’à RC = 10 Ω. Choisir les valeurs de RC dans le but d’avoir une belle et complète caracté- ristique ... Après ces mesures, ne pas laisser RC à une valeur inférieure à 500 Ω (sinon, la pile dans le boitier s’épuise). 1.2.3 Graphe U = f(I) 1. Tracer la caractéristique U = f(I) de ce boîtier sur le logiciel REGRESSI ; 2. ♠ Faire une régression linéaire à l’aide de REGRESSI. Commenter l’allure du graphe obtenu ; 3. ♠ Lire alors la pente et l’ordonnée à l’origine données par le logiciel. Sachant que la théorie donne, pour une source linéaire, U = E0−R0×I, en déduire d’autres valeurs pour E0 et R0. 4. ♠ L’intersection de la droite de régression et l’abscisse donne le courant de court-crcuit ICC (pour U = 0 sur le graphe). Déterminer ICC à l’aide du réticule. 5. ♠ Imprimer ce graphe. 1.2.4 Graphe P = f(RC) 1. ♠ Rajouter une ligne au tableau précédent permettant de calculer la puissance P = U × I ; 2. Tracer la courbe de la puissance P en fonction de la résistance de charge RC ; Mise à jour Remarque Le fait de ne pas observer de courbe n’est pas inquiétant, il faut juste régler les paramètres d’affichage de Régressi (un zoom ou un changement de type d’échelle). 3. ♠ En déduire la puissance maximale et la résistance RC correspondante : utiliser le tableau ou le réticule. 4. ♠ Comparer à R0. Conclure. 5. ♠ Imprimer ce graphe. 2 Panneau solaire 1. Régler l’éclairage sur le panneau solaire au maximum ; ne pas modifier cette disposition pendant les mesures. 6