TP6 Caractérstqes de dpôles 2013 Noms des étdants : 1-Dpôles lnéares Par défnton, n dpôle est lnéare s l exste entre la tenson à ses bornes et le corant électrqe q le traverse, ne éqaton dfférentelle lnéare. Dans les cas smples d ne résstance parfate, d ne bobne parfate et d n condensater parfat, nos avons (en conventon récepter) respectvement : dpôle d d = R. ; = L. ; = C. dt dt Conventon récepter - Nos allons dans n premer temps, vérfer la lnéarté de la caractérstqe () por ne résstance nconne :. Réalser le montage svant : -Grâce a générater de tenson contne dont on pet changer la f.e.m, prendre qelqes ponts de mesre d ntensté et de tenson (attenton nos sommes en conventon récepter, en tenr compte por le branchement des apparels de mesre). a) Sr ne corbe (), reporter ces ponts (por ne pas dépasser 5 ). Remarqe : en régme contn on tlse généralement des lettres majscles : et. On tracera donc la corbe () (tlser n logcel tabler). érfer la lnéarté d comportement. On rendra la corbe avec le compte rend. () -4-3 -2-1 0 1 2 3 4 (m) b) Donner ne valer expérmentale de grâce à ce tracé. = Dpôle étdé c) Tracer à présent, en tlsant n montage d même type, la caractérstqe () d n dpôle constté de 3 résstances dentqes montées comme sr le schéma c-contre. n dédre la résstance R éq de ce dpôle et conclre. On rendra la corbe avec le compte rend. R éq = 2-Dpôles non lnéares L exemple type d dpôle non lnéare est la dode. Nos étderons dex types de dodes. La dode à joncton K Dodes étdées en conventon récepter K La dode Zener est l anode, et K est la cathode. Por ces dpôles, l n exste pas de relaton lnéare entre et ( et en régme contn). S nos volons connaître le comportement de tels dpôles dans n crct, l fat donc avor préalablement tracé lers caractérstqes () pont par pont. 2-1 La dode joncton Réalser le montage svant : novea, l fadra placer correctement les bornes des apparels de mesre afn de travaller en conventon récepter. R P est ne résstance de protecton permettant de lmter le corant dans le crct. On tlsera à cet effet, ne bote OP. R p = 100Ω
a) n fasant varer la f.e.m d générater, sr n domane de allant envron de -5 à +5 (attenton de ne pas dépasser +5 sos pene de détrre les composants), tracer la corbe en foncton de. On tracera a fr et à mesre des relevés afn de ne pas prendre des ponts ntles (on prendra donc pe de ponts dans les partes lnéares et n pls grand nombre sr les ntervalles de «forte corbre»). On tlsera n tabler por le compte rend. La corbe tracée grâce a tabler sera donnée en annexe et nommée annexe 1. () (m) b) nterpréter les dfférentes partes de la corbe obtene (sr ne parte, la dode lasse passer le corant «dode passante», sr ne atre, elle l empêche de crcler : «dode bloqée»). Défnr la tenson de sel S de la dode joncton. Dode bloqée c) La résstance de protecton étant de type qart de watt, détermner la valer maxmale admse por dans le crct q a perms le tracé de la caractérstqe. Dode passante S = 0,7 d) xplotaton théorqe de la corbe : magnons mantenant qe l on prenne cette dode et q on la place dans le crct c-dessos : l ade de la caractérstqe tracée a 2-1-a), trover le pont R = 220Ω de fonctonnement d montage (méthode graphqe de détermnaton de et.). On fera donc apparaître le pont de fonctonnement sr l annexe 1. R = 470Ω = 5 de : Dans ce type de montage, on a dex relatons entre et : -la premère, lnéare, est donnée par la lo des malles d montage R = 220Ω (relaton entre,, R, R et ) -La dexème, non lnéare, est donnée par la caractérstqe () de la dode détermnée a 2-1-a) Ces dex relatons étant nécessarement vérfées, l ntersecton des dex corbes () q elles défnssent donne le sel pont de fonctonnement possble. On appellera P ce pont de fonctonnement et on donnera donc et por ce pont P. On fera apparatre P sr le graphe de l annexe 1. e) érfer les résltats d 2-1-d en réalsant le montage c-desss et conclre. On relèvera et avec n ampèremètre et n voltmètre. 2-2 La dode zener a) Grâce à n montage dentqe a montage 2-1-a, tracer la caractérstqe () de la dode zener en conventon récepter. varera de sorte à ce qe -40 m < < 40 m (ne pas donner à ne valer telle qe > 40 m) La corbe sera tracée grâce à n tablea et sera nommée annexe 2. R p = 100Ω
b) xplcter les dfférentes partes de la corbe obtene. Reprodre c ne esqsse de la corbe et ndqer les zones por lesqelles la dode est : * bloqée * passante «en drect» * passante «en nverse» c) l exste dex valers de la tenson a bornes de la zener por lesqelles ne varaton mportante de l ntensté a pe d nflence sr la dfférence de potentel ax bornes de la dode. Ces tensons sont appelées : «tensons de sel» : Z et S avec > et Z < 0. Qe valent les tensons de sel por la dode zener proposée? S = ; Z = 470Ω Z S d) On s ntéresse à présent a montage c-contre (avec = 12): Comme dans le paragraphe 2-1-d) détermner le pont de fonctonnement de manère graphqe en tlsant la caractérstqe () de la dode zener. On fera apparaître ce pont de fonctonnement sr l annexe 2. 220Ω 470Ω Por cela dans n premer temps, on détermnera le modèle de Thévenn entre les pont et d crct. ne lo des malle sr ce crct smplfé nos donnera la seconde relaton (), la premère étant la caractérstqe (non lnéare) de la dode Zener. Ces dex relatons () étant vérfées smltanémant on obtent le pont de fonctonnement d crct de manère graphqe. de : attenton a conventons. Modèle éqvalent entre et d crct : 0 sqsse d pont de fonctonnement : e) Réalser le montage et comparer les résltats expérmentax à cex d 2-2-d. Corant p et tenson p d pont de fonctonnement détermnés par l expérence. p = ; p =
2-3 Dpôle à base d ne dode et de résstances. On étde le dpôle D svant : a) Tracer la caractérstqe () de ce dpôle avec le montage c contre. On prendra des mesre de volt en volt por [-4,4] La corbe sera jonte a compte rend et nommée annexe3. b) Commenter cette corbe. R = 470 Ω R = 470 Ω Dode à joncton noté dpôle D R p = 1000Ω dpôle D 3-Caractérstqes et osclloscope Grâce à l osclloscope, on pet vsalser, sans fare n fastdex relevé de ponts, la caractérstqe des dfférents dpôles. 3-1 Tester de composants salser, grâce à cette foncton spécale de l osclloscope («component tester» sovent stée sos l écran), les caractérstqes de la résstance et des dex dodes étdées précédemment. l sfft por cela de brancher le composant testé sr les dex bornes proposées par l osclloscope. Dessner sr le compte rend ce q est observé et conclre. 3-2 salsaton grâce à n montage. La méthode d tester de composants est pratqe mas pe explcte. lle sert essentellement à vérfer s n dpôle est en état de fonctonner o non. Nos allons mex comprendre la procédre grâce a montage svant : On se placera encore en conventon récepter. -Sr ne voe (notée voe Y) de l osclloscope, l fat vsalser l ntensté dans le crct (donc par exemple la tenson ax bornes de R psqe l oscllo ne mesre qe des tensons). -Sr ne atre voe (notée voe X), l fat vsalser la tenson ax bornes de la dode. GF délvrant par exemple ne tenson snsoïdale d ampltde 8 et de fréqence 1000Hz GF R p = 1000Ω -Por obtenr smltanément ces dex vsalsatons, l fat placer correctement la masse de l oscllo et soler celle d GF. enlever -nste grâce à la foncton XY et à la foncton N (s c est possble sr votre modèle d osclloscope), on porra obtenr à l écran : l ntensté d corant traversant la dode en foncton de la tenson ax bornes de la dode (sot sa caractérstqe en conventon récepter). La voe Y (CH1 : channel 1) correspond ax ordonnées et la voe X (CH2 : channel 2) ax abscsses. -Le GF permet de fare varer la tenson ax bornes d crct, et donc d explorer la plage de tenson qe l on chost por tracer la caractérstqe (par exemple, s on vet explorer - 8; + 8 on pet prendre ne snsoïde d ampltde 8 o des trangles - 8; + 8).
a) Sr le schéma, postonner la voe X, la voe Y et la masse de l osclloscope. Dre ass qelle voe dot être nversée (N) (mas selon le modèle d osclloscope tlsé, ce n est pas tojors possble). xplqer porqo on dot soler la masse d GF. b) Dessner la caractérstqe obtene, vérfer q elle est cohérente avec les mesres précédentes et donner la valer d sel S. c) Reprendre le montage avec la dode zener. Donner la caractérstqe obtene et les valers des sels S et Z. 4 -érfcaton d théorème de Thévenn sr dex exemples 4-1 Montage 1 a) Réalser le montage svant: = 470 Ω R 1 = 220Ω ; R 2 = 470Ω ; R 3 = 220Ω ; = 10 R v est ne boîte à décade (résstance varable OP 100 Ω). R 1 Parte de crct dont on vet le modèle R 2 R 3 R v n fasant varer la valer de R v (on pet aller de la valer maxmale de R jsq à R = 0) tracer la caractérstqe () va n tabler (on prendra 4 o 5 mesres dont ne mesre à vde R = et ne mesre en cort crct R = 0). On nommera annexe 4 cette corbe à rendre avec le TP. b) n dédre le modèle de Thévenn de la parte de crct qe l on sohate modélser. 4-2 nalyse théorqe d montage 1 a) Détermner le modèle de Thévenn théorqe de la parte de crct qe l on sohate modélser. On travallera en granders nmérqes (en lttéral les expressons sont trop complexes).
b) Conclre. 4-3 Montage 2 a) Réalser le montage svant: R 1 = 220 Ω ; R 2 = 220 Ω ; R 3 = 220 Ω ; R 4 = 470 Ω ; R 5 = 470 Ω ; R 6 = 220 Ω ; = 12. R v est ne boîte à décade (résstance varable OP 100 Ω). n fasant varer la valer de R v (on pet aller de la valer maxmale de R jsq à R = 0) tracer la caractérstqe () va n tabler (on prendra 4 o 5 mesres dont ne mesre à vde R = et ne mesre en cort crct R = 0). On nommera annexe 5 cette corbe à rendre avec le TP. b) n dédre le modèle de Thévenn de la parte de crct qe l on sohate modélser. R 1 R 2 R 4 Parte de crct dont on vet le modèle éqvalent R 3 R 5 R6 R v 4-4 nalyse théorqe d montage 2 a) Détermner le modèle de Thévenn théorqe de la parte de crct qe l on sohate modélser. On travallera en granders nmérqes (en lttéral les expressons sont trop complexes). b) Conclre.