2014 : Détermination de l'inductable L et de la resistance r d'une bobine

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Catégorie : Exercices du BAC

En travaux pratiques, des élèves se proposent de déterminer l’inductance L et la résistance r d’une bobine.
Pour cela, ils disposent du matériel suivant : la bobine en question, un générateur de tension sinusoïdale G dont on peut faire varier la fréquence f ; un conducteur ohmique de résistance ; un condensateur de capacité C = 8 µF; un oscilloscope bicourbe et des fils de connexion de résistance négligeable.
Chaque groupe d’élèves réalise un circuit série RLC (figure 4) et visualise, sur la voie A de l’oscilloscope, la tension instantanée u(t) aux bornes de l’ensemble RLC et sur la voie B, la tension instantanée aux bornes du conducteur ohmique.

5.1. Reproduire la figure 4 sur la feuille de copie et faire figurer les branchements de l’oscilloscope. (0,5 pt)

5.2. En début de manipulation, un élève observe sur une voie la courbe représentée sur la figure 5a. Il modifie alors un réglage de l’oscilloscope et obtient la courbe représentée sur la figure 5b.
Préciser entre les réglages, base de temps (ou balayage horizontal) et sensibilité verticale de l’oscilloscope, lequel a été effectué par l’élève et dans quel sens (augmentation ou diminution) ? (0,5 pt)

5.3. Visualisant les tensions sur les 2 voies on obtient, sur l’écran de l’oscilloscope, les courbes de la figure 5d avec les réglages suivants : base de temps 1ms/division ;sensibilité verticale pour les 2 voies 0,2 V / division.

5.3.1. Identifier les tensions représentées par les courbes et . Justifier. (0,5 pt)

5.3.2. Expliquer pourquoi en visualisant la tension sur la voie B, par la même occasion, on visualise l’intensité i(t) dans le circuit. (0,5 pt)

5.4. A partir de la figure 5d, déterminer :

5.4.1.la fréquence des oscillations ; (0,5 pt)

5.4.2. la valeur maximale de u(t) et la valeur maximale de i(t). En déduire la valeur de l’impédance Z du circuit ; (0,75 pt)

5.4.3. la différence de phase de u(t) par rapport à i(t). On précisera si u(t) est en avance ou en retard sur i(t).

En déduire la résistance r et l’inductance L de la bobine. (01,25 pt)

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