TP-cours : dipôle RL
Objectifs: découvrir le comportement du dipôle RL soumis à un échelon de tension ainsi que ses caractéristiques
Etablissement du courant dans un circuit comportant une bobine
Visionnez la vidéo ci-dessous ; elle présente la bobine et l'obtention de l'intensité lors de l'établissement du courant:
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Simulation de l'établissement du courant
On va étudier l'établissement du courant dans un circuit inductif (=qui comporte une bobine), en alimentant une association RL avec un échelon de tension 0/3~V (utiliser un générateur "STEP VOLTAGE").
Acquisition
Se connecter au logiciel de simulation multisim pour construire le circuit RL ($R=100\,\Omega$, $L=0{,}1\,$H) soumis à un échelon de tension allant de 0 à 3V.
Placer des voltmètres aux bornes de chacun des trois dipôles.
Penser à régler le temps d'acquisition ainsi que le temps que dure l'échelon de tension, en fonction de la constante de temps $\tau$ (à calculer) du dipôle RL.
Lancer la simulation. Penser à adapter l'échelle.
Exploitation
Que peut-on dire de l'intensité en fin de régime transitoire ? Et pour la tension aux bornes de la bobine ? Interpréter physiquement.
Que vaut la valeur finale de l'intensité ? Comparer à la valeur théorique.
Au bout de combien de temps atteint-on 63% de la valeur finale ? Comparer ce temps à $\tau=L/R$.
Que vaut l'intensité au bout de $3\tau$ puis $5\tau$ ? Exprimer cette valeur en pourcentage de la valeur finale. Conclusion ?
Modifier le circuit pour vérifier qu'à 63% de la valeur finale on a bien $t_{63\%}=\tau=L/R$, pour différentes valeurs d'inductance et de résistance. Relever dans un tableau le temps $t_{63\%}$ correspondant à 5 valeurs de résistances puis 5 valeurs d'inductances.
Chute du courant
Modifier les caractéristiques du générateur ainsi que le temps d'acquisition pour observer le comportement du montage lorsque l'échelon retombe à zéro. Le temps caractéristique $\tau$ est-il modifié ?
Application: réalisation d'une tension triangulaire
La plupart des générateurs de fonction permettent de réaliser des tensions triangulaires.
Remplacer la source en échelon du circuit précédent par un générateur de tension rectangulaire évoluant entre 0 et 3 volts, chaque phase ayant une durée égale à $\tau/3$.
Que peut-on dire de la tension aux bornes de la résistance (au delà de quelques oscillations transitoires) ? Interpréter, en comparant la durée d'un créneau au temps caractéristique du circuit.
Mesurer la tension crête-à-crête \(V_\text{pp}\) aux bornes de la résistance en régime forcé. Sachant que la tangente à l'origine des exponentielles vaut \(\pm A/2\tau\) où \(A\) est l'amplitude de la source, déterminer la valeur théorique de \(V_\text{pp}\). Comparer et discuter.