2017 : Etude du phénomène de résonance en laboratoire

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Catégorie : Exercices du BAC

NB : Il n’est pas demandé de refaire les documents 1,2 et 3 en bas de page.
Toutefois on expliquera succinctement l’exploitation faite de ces documents pour répondre aux questions.

Pour étudier le phénomène de résonance au laboratoire, un groupe d’élèves réalise un circuit (R, L, C) série. Pour cela, ils disposent d’un GBF qui fournit une tension alternative sinusoïdale de fréquence N réglable, un conducteur ohmique de résistance , un condensateur de capacité , une bobine de résistance r et d’inductance L.

4.1 Les élèves visualisent sur la voie de l’oscilloscope la variation au cours du temps de la tension

aux bornes du générateur et sur la voie la variation au cours du temps de la tension

aux bornes du résistor.

4.1.1 Faire le schéma du montage qu’ils ont réalisé en y indiquant clairement les connexions à faire à l’oscilloscope pour visualiser et . . (0,5 pt)

4.1.2 Expliquer pourquoi la variation de la tension leur donne en même temps l’allure de la variation de l’intensité i(t) du courant dans le circuit. (0,25 pt)

4.2 Sur l’écran de l’oscilloscope, sont observés les oscillogrammes reproduits sur le document 1 avec les réglages suivants :

Sensibilité verticale voie : 5V/div ; voie : 0,5V/div.;

Sensibilité horizontale : 1ms/div.

4.2.1 Déterminer :

la fréquence N de la tension délivrée par le générateur ;

la tension maximale aux bornes du générateur ;

l’intensité maximale du courant. (01,25 pt)

4.2.2 Déterminer le déphasage de la tension aux bornes du générateur sur l’intensité du courant.   (0,5 pt)

4.2.3 Sur un schéma représentant l’aspect de l’écran, montrer comment se positionnerait la courbe 1 visualisée sur la voie par rapport à la courbe 2 visualisée sur la voie à la résonance d’intensité (On tracera l’allure des deux courbes). (0,25 pt)

4.3 En maintenant la tension maximale aux bornes du générateur constante, les élèves ont fait varier la fréquence N du GBF et relevé l’intensité efficace I du courant à l’aide d’un ampèremètre. Les mesures ainsi réalisées leur ont permis de tracer la courbe I = f(N) du document 2.

4.3.1 Déterminer graphiquement la fréquence et l’intensité efficace à la résonance d’intensité. En déduire l’inductance L de la bobine. (0,75 pt)

4.3.2 Déterminer la bande passante des fréquences et le facteur de qualité. Donner la signification physique du facteur de qualité. (0,5 pt)

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