Courant électrique: Régime transitoire

                       TP2 : REGIME TRANSITOIRE PHENOMENES DU PREMIER ORDRE

1. Introduction :

Les objectifs de ce TP était donc de : comprendre le fait que le courant électrique est l’image du mouvement des charges électriques, d’observer les différents phénomènes transitoires, de savoir utiliser une interface d’acquisition avec la modélisation de courbes et enfin de pouvoir analyser et élaborer des protocoles expérimentaux simples.

Pour cela on se propose donc d’étudier d’un point de vue électrique ce qui se déroule lorsqu’on applique une tension continue aux bornes d’un condensateur et qu’on l’arrête brusquement.

Les notions abordées lors de ce TP sont : le courant, la tension et les régimes transitoires.

Le protocole a été énoncé dans le corps du TP :

« A l’aide du module Orphy GTS II, enregistrez les courbes d’évolution de la tension Vc(t) et du courant i(t) pour différentes valeurs de la résistance R, de la capacité C et de la tension E. Ceci lors du changement « instantané » de position de l’interrupteur. Deux commutations possibles :

- De la position « décharge » à la position « charge » - De la position « charge » à la position « décharge » »

1. Résultats

[pic 1]

Graphique de l’évolution du courant en décharge, avec une R=100 ohm et une tension E= 5V

[pic 2]

Graphique de l’évolution du courant en charge, avec une R=100 ohm et une tension E= 5V

[pic 3]

Graphique de l’évolution de la tension en charge, C= 1 avec une R=2200 ohm et une tension E= 5V

[pic 4]

Graphique des différentes courbes de tension 5V avec Résistance et Condensateur différents.

[pic 5]

Tableau Excel contenant les valeurs en charge d’une tension de 5V pour différentes résistances et condensateur.

1. Interprétation, Analyse des Résultats.

La tension Vc(t) dépend de la constante du temps t = R/C donc la tension finale dépend de la résistance et du condensateur.

La valeur finale de la durée du phénomène t dépend de la résistance et du condensateur.

Les rôles de la résistance et du condensateur sont indiscernables dans l’enregistrement de la courbe de la tension comme on peut le voir dans les graphiques ci-dessus lorsqu’on fait varier la résistance et le condensateur.

L’enregistrement du courant peut nous indiquer si nous sommes en charge ou en décharge. Pour procéder à l’enregistrement de i(t) on doit modifier les paramètres dans ORPHYLAB et décocher la case U3.

Avec l’aide de Regressi nous avons pu modéliser notre courbe et proposer un modèle mathématique : pour la tension en décharge :

• Eet-th

Pour la tension en charge :

• E(1-e-t/th)

Pour le courant en charge :

• E/R * e-t/th

Pour le courant en décharge :

• - E/R * e-t/th

Nous avons pu retrouver expérimentalement les valeurs de la tension et de l’intensité avec les courbes : les valeurs étaient très proches : « 4,9 » pour la tension en 5V « 4,02 » pour la tension en 4V et « 6,02 » pour la tension en 6V. Toutes ces valeurs sont précisées dans nos graphique au-dessus.

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