L C D T P I I e B C P a g e 1 Nom : Prénom : Nom : Prénom : TP : Condsateurs Partie 1: Capacité de condsateurs plans Le but est d'étudier commt la capacité d'un condsateur plan dépd de ses caractéristiques: Superficie S des armatures Distance d tre les armatures Diélectrique (de constante diélectrique relative ) tre les armatures Vous allez directemt mesurer, à l'aide d'un multimètre, la capacité des condsateurs plans que vous construisez. 1. Influce de superficie S: Fixer une distance: d = 1 mm a. Utiliser 2 paires de plaques carrées. Trouver le li mathématique tre la capacité C et la superficie S. Justifier à l'aide d'un calcul réalisé dans la dernière colonne. Côté des plaques m Conclusion et justification: b. Construire un condsateur (d = 1 mm) utilisant une grande et une petite plaque. Mesurer sa capacité et interpréter le résultat. 2. Influce de la distance d Pour 2 sembles de plaques distincts, étudier le li mathématique tre la capacité distance. Justifier chaque fois à l'aide d'un calcul réalisé dans la dernière colonne. et la Grandes plaques Superficie: = Petites plaques Superficie: = m m Conclusion et justification:
L C D T P I I e B C P a g e 2 Vos résultats précédts sont principe conformes à la loi théorique (voir cours) où unités SI est la permittivité électrique du vide. 3. Influce du diélectrique a. Pour 2 sembles de plaques, calculer la permittivité électrique des diélectriques qui seront successivemt introduits. En déduire pour chaque diélectrique. b. Calculer la moyne de pour chaque diélectrique sur base de vos 2 mesures. c. Comparer à des valeurs de référce que vous indiquerez (avec source) diélectrique m Grandes plaques Superficie: = unité SI m Petites plaques Superficie: = unité SI air Partie 2: Association de condsateurs Tout comme pour les résistances, il est possible de remplacer un semble de condsateurs par un condsateur unique qui se comporte comme le groupemt qu'il remplace. La capacité de ce condsateur unique est appelée capacité équivalte. Le but est de trouver et d'appliquer les 2 lois fondamtales: celle pour des condsateurs montés parallèle et celle pour des condsateurs montés série. 1. Mesurer la capacité équivalte de 2 condsateurs montés parallèle de capacités respectives et (qui seront égalemt mesurées). Trouver un li tre et et vérifiez-le par un calcul effectué dans la dernière colonne. Conclusion (équation)
L C D T P I I e B C P a g e 3 2. Mesurer la capacité équivalte de 2 condsateurs montés série de capacités respectives et (qui seront égalemt mesurées). Trouver un li tre et et vérifiez-le par un calcul effectué dans la dernière colonne. Conclusion (équation) 3. Brancher 3 condsateurs comme indiqué ci-contre. a. Mesurer la capacité équivalte tre A et B ainsi que les capacités individuelles. b. Utiliser les résultats 1. et 2. pour exprimer fonction de et. c. Calculer la valeur théorique d. Calculer et commter l'écart tre et grâce à l'équation Ecart %
L C D T P I I e B C P a g e 4 Partie 3: Condsateurs courant alternatif Introduction Comme un condsateur contit un diélectrique (=isolant), il ne laisse pas passer de courant continu. Par contre, l'expérice que vous allez réaliser, montre qu'un condsateur laisse passer le courant alternatif. Voici le diagramme donnant l'évolution d'une tsion alternative sinusoïdale telle qu'elle est délivrée par une prise domestique. On distingue la valeur moyne efficace U=U eff =230V et la valeur maximale U m = U = V pour une prise. Chaque fois qu'on laisse s'écouler une durée, l'évolution de la tsion se répète idtiquemt à elle-même. Cette durée est appelée période. Le courant qui résulte possède la même période. On définit égalemt la fréquce. C'est le nombre de cycles complets qu'effectue la tsion/le courant par seconde. Elle s'exprime Hertz ( Dans cet exemple De façon générale: Montage et mesures 1. Construire et représter un montage permettant de mesurer simultanémt la tsion aux bornes du condsateur ainsi que l'intsité du courant qui le traverse. Rajouter, série avec le condsateur, une résistance de protection de dans le circuit. Le générateur que vous utilisez permet de modifier la tsion appliquée ainsi que la fréquce. 2. Fixer. Faire varier et mesurer. Compléter le tableau. V 0 A Moyne Ecart-type Erreur relative %
L C D T P I I e B C P a g e 5 Pour une fréquce donnée, le rapport est constant. Il est appelé impédance et s'exprime ohm (.. Le but est maintant de trouver un li tre et 3. Mesurer la capacité du condsateur. Fixer. Faire varier et mesurer. Compléter le tableau. Hz A Moyne Ecart-type Erreur relative % 4. Évolution de avec a. Commt varie si augmte? b. Représter graphiquemt Z fonction de f. c. Représter graphiquemt Z fonction de. d. En déduire une proportionnalité (évtuellemt inverse). e. Vérifier cette proportionnalité (évtuellemt inverse) par un calcul dans la dernière colonne. f. Calculer et déduire l expression de l impédance d un condsateur. g. Trouver à partir de la pte de la droite de régression trouvée b. ou c..