TP - EXAO - Réponse d'une bobine à un échelon de tension

I - Mesures de la résistance r de la bobine:

En régime continu, la bobine se comporte comme un conducteur ohmique.

II -  Visualisation de u_B(t):

Montage:

Résultats:

III - Visualisation de u_B(t) et de u_R(t):

Montage:

Résultats pour 3 valeurs différentes de R:

Résultats pour 3 valeurs différentes de L:

IV - Visualisation de u_B(t), de u_R(t) et de i(t):

Montage:

EA0 pour voir ur(t), EA1, tension totale, pour lui soustraire EA5 et voir ub(t), EA2 pour déclencher avec la tension totale, EA7 pour créer un nouveau capteur I et avoir i(t) = ur(t)/R = ur(t)/100 ou encore i(t) = 0,001 x ur(t).

Paramétrage de l'interface:

Paramétrage du nouveau capteur I:

V - Visualisation de u_B (t) en régime permanent triangulaire et détermination de l'inductance L:

Dans le montage nous choisissons une grande résistance R, par exemple 5 000 ohms, de façon à pouvoir négliger la résistance de la bobine (r = 12 ohms) et considérer la bobine comme idéale.

Nous utilisons les sorties SA1 de l'interface Sysam. On dispose alors d'un générateur basse fréquence (GBF) que l'on peut paramétrer grâce à l'interface (signal triangulaire, fréquence 100 Hz, amplitude 5 V).

 Montage:

Résultats:

 Archives:

avec l'interface Orphy GTS et Visuel:

Lorsque R augmente, le courant permanent ( constant ) diminue et ce courant est plus rapidement atteint.
La valeur de ce courant est I_infini = E/(R + r ). u_B tend vers r × I_infini (vers 0 pour une bobine idéale).

Résultats avec l'interface Orphy GTS et Visuel:

u_B(t) et u_R(t) sont complémentaires: leur somme vaut (ici) E = 4 V à tout instant.

Résultats avec l'interface Orphy GTS et Visuel:

Le courant ne s'installe pas immédiatement dans une branche comportant une bobine (retard à l'allumage).
Ici le régime transitoire aboutit à un régime permanent pour lequel I_∞ vaut environ 65 mA.
u_B(t) ---> r × I_∞ = 12 × 0,065 => u_B(t) ---> 0,78 V.

Résultats:

Entre les dates t_A et t_B, la tension u_R (points A à B) et donc l'intensité sont linéaires. La dérivée di/dt est constante et positive, elle présente un palier.
Entre ces mêmes dates, u_B présente elle-aussi un palier positif.
Entre les dates t_B et t_C, la tension u_R (points B à C) et donc l'intensité sont linéaires. La dérivée di/dt est constante et négative, elle présente un palier.
Entre ces mêmes dates, u_B présente elle-aussi un palier négative.
u_B et di/dt sont donc proportionnelles, le cœfficient de proportionnalité étant l'inductance L de la bobine.
u_B(t) est, dans ce cas, une tension en créneaux

VI - Etablissement de la relation u_B (t) = L di(t)/dt: (GBF et oscilloscope)

 Montage expérimental

Résultat avec R = 10 kΩ, f = 500 Hz ,  L = 0,5 H.
Sur la voie 1, on visualise u_R(t) et donc i(t) = u_R(t)/R, d'allure triangulaire.
Sur la voie 2, on visualise u_B(t), tension en créneaux.

VII - Réponse d'une bobine à un échelon de tension: (GBF et oscilloscope)

Montage expérimental

Résultat.
Sur la voie 1, on visualise u(t), la tension totale, délivrée par le générateur. C'est une tension en créneaux, ou encore un échelon de tension r&eacutep&eacutetitif.
Sur la voie 2, on visualise u_B(t) à l'installation et à la rupture du courant dans la bobine.