Serie2 Physiques

Lycée
Ibn khaldoun
Metouia
Sciences Physiques Prof : Abdelkrim Salem
EXERCICE N°1 :
On associe en série, un conducteur ohmique de résistance R = 200 , un condensateur de capacité
C et une bobine d'inductance L = 1,1 H et de résistance négligeable. L'ensemble est alimenté par un
générateur basses fréquences (GBF) délivrant à ses bornes une tension alternative sinusoïdale
u(t) = Um sin(2Nt), d'amplitude Um constante et de fréquence N réglable. Un voltmètre est branché en
parallèle avec l’ensemble bobine condensateur (figure 1).A l'aide d'un oscilloscope bicourbe,
convenablement branché, on visualise simultanément les variations, en fonction du temps, des
tensions u(t) aux bornes du générateur et UL(t) aux bornes de la bobine.
R C (L)
A M
V
Figure 1
GBF
1- Reproduire la figure 1 et indiquer les connexions effectuées à l'oscilloscope.
2- Pour une valeur N1 de la fréquence N de la tension délivrée par le GBF, on obtient les
oscillogrammes de la figure 2, avec les réglages suivants :
- la sensibilité verticale est la même pour les deux voies : 2 V.div-1 ;
- le balayage horizontal est : 1 ms.div-1
uL(t)
u(t)
Déterminer graphiquement :
a- La fréquence N1 de la tension u (t) ;
b- Les tensions maximales Um de u(t) et ULm de uL(t) ;
c- Le déphasage  uL  U
π
3- a- Montrer que l'intensité i(t) du courant dans le circuit est en retard de rad par rapport à
6
la tension excitatrice u(t).
b- Préciser, en justifiant la réponse, la nature du circuit : inductif, capacitif ou résistif.
4- A partir de la fréquence N 1, on fait varier la fréquence N de la tension u(t) et pour une

valeur N 2 de N, le voltmètre branché indique une tension nulle.
a- Montrer que lorsque N = N2, le circuit est en état de résonance d’intensité
b- Calculer la valeur efficace I0 de l’intensité de courant qui circule dans le circuit
c- Déterminer le nouveau déphasage uL  U
d- Sachant que lorsqu’on enlève le voltmètre et on le branche aux bornes de la bobine, il indique
une tension de 15V. Déduire la fréquence N2 et la capacité C du condensateur
EXERCICE N°2 :
Le circuit électrique, schématisé ci-contre (Figure 2) comporte :

-un générateur de basse fréquence (GBF),
GBF
-un conducteur ohmique de résistance R=120 Ω,
-une bobine d’inductance L et de résistance r, A
-un condensateur de capacité C, R L,r C
-un ampèremètre,
-un voltmètre.
V
Figure 2
On fixe la fréquence de la tension de sorte que le générateur de basse fréquence (GBF)

délivre la tension alternative sinusoïdale u (t )  Um sin(2000t  ) de valeur efficace et de
2
phase initiale constantes.
L’intensité instantanée du courant électrique qui circule dans le circuit est
i(t) = Imsin(2Nt + i) de valeur efficace I = 25 2 mA.
A l’aide d’un oscilloscope bicourbe, on visualise la tension u(t) sur la voie (1) et la tension
uc(t) aux bornes du condensateur sur la voie (2). Les deux voies ont la même sensibilité
verticale, soit 5 V.div-1. On obtient les oscillogrammes de la figure 3 :
C1
C2
Figure 3
1)
a- Reproduire le schéma du montage de la figure 2, en faisant apparaître les
connexions nécessaires pour visualiser sur l'écran d'un oscilloscope bicourbe la
tension u(t) aux bornes du générateur et la tension uC (t) aux bornes du condensateur.
b- Faire correspondre à chaque oscillogramme la tension correspondante.
c- Déterminer les expressions de u(t) et uc(t).
d- Calculer i. En déduire la nature du circuit.
2)
a- Montrer que l’équation différentielle régissant les variations de l’intensité du courant
i(t) est donnée par :
di (t ) 1
(R+ r)i(t) +L +  idt = u(t)
dt C
b- Effectuer la construction de Fresnel relative à ce circuit en prenant comme échelle:
1cm  2V
c- Déduire les valeurs de C, de L et de r.
d- Déterminer l’indication du voltmètre dans ces conditions.
φ=0
EXERCICE N°3 :
On considère une portion de circuit constituée d’un résistor de résistance R0 en série avec une bobine
d’inductance L et de résistance r, un condensateur de capacité C=2 F et un ampèremètre de
résistance négligeable . Ce circuit est branché aux bornes d’un générateur B.F délivrant une tension
π
sinusoïdale u(t) = Umax sin (2 N.t- ) de fréquence N réglable.
4
I-1- Représenter sur le schéma ci-dessous, les connexions entre le montage et

l’oscilloscope afin de visualiser la tension aux bornes du résistor uR(t) sur la voie Y1 et la tension
excitatrice u(t) sur la voie Y2
2- Pour une fréquence N1, on observe sur l’écran de l’oscilloscope les courbes de la figure -1-
et l’ampèremètre indique un courant I= 20 2 mA
Figure-1-
Figure-1-
Les sensibilités verticales
Voie1 : 2 V/div
u(t) Voie2 : : 2 V/div
Balayage temps : 0,2 ms/div
uR(t)
a- Déterminer à partir des oscillogrammes, les grandeurs suivantes :

* La période T1 et déduire la fréquence N 1
*Les valeurs maximales de u(t) et uR(t) et déduire la résistance R0
*Le déphasage (uR - u ) de la tension uR(t) par rapport à la tension excitatrice u(t) (
*En déduire la phase initiale uR de la tension u R(t) (
b- Montrer que la tension maximale aux bornes du condensateur est UCmax= 5,1 V
3-a- Sur l e sh c h é m a d e F r e s n e l c -i d e ssous, représenter à l’échelle2 cm  1Volt, les vecteurs de
Fresnel OA OB et V3 associés respectivement aux tensions u (t), uR(t) et uC(t) puis compléter la
construction
b- Déduire que l’inductance de la bobine est L= 14,6 mH et que sa résistance est r = 21 
4- Déterminer la puissance moyenne consommée par le circuit
II- On règle la fréquence de la tension excitatrice à une valeur N2, on constate que la puissance
électrique moyenne consommée par le circuit est Pmoy = 112,68 mW
1-a- Montrer que lorsque N=N2, la valeur maximale de l’intensité du courant qui circule dans le
circuit est Imax = 56,34 mA (
b- Déduire que le circuit est en état de résonance d’intensité.
2- Déterminer la fréquence N2. (
3-Déterminer le facteur de qualité Q.

Axe des phases

-
4

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4- A partir de la fréquence N 1, on fait varier la fréquence N de la tension u(t) et pour une

Le circuit électrique, schématisé ci-contre (Figure 2) comporte :

I-1- Représenter sur le schéma ci-dessous, les connexions entre le montage et

a- Déterminer à partir des oscillogrammes, les grandeurs suivantes :

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