TP : charge et décharge d'un condensateur

Dipôle RC : courbe uC = f(t) et constante de temps τ = R · C

Suivre l'évolution de la tension uC aux bornes d'un condensateur pendant sa charge à travers un résistor, puis pendant sa décharge.

Déterminer la constante de temps τ du dipôle RC (méthode de la tangente et méthode des 63 %) et la comparer au produit R · C.

Le matériel utilisé pour ce TP :

Le condensateur C et le résistor R sont en série. L'inverseur K permet de passer de la charge (position 1 : le générateur alimente le dipôle RC) à la décharge (position 2 : le condensateur se décharge dans R).

Le voltmètre est branché en dérivation aux bornes du condensateur : il mesure uC. Le chronomètre démarre au moment où l'on bascule K.

Consignes

  1. Choisissez la fonction voltmètre et un calibre adapté (uC ne dépasse pas E = 6 V). Le condensateur est déchargé : l'inverseur K est sur la position 2.
  2. Avec R1 = 10 kΩ, basculez K sur la position 1 en touchant l'inverseur : la charge commence et le chronomètre démarre.
  3. Environ toutes les 5 s, touchez Pause : le temps s'arrête. Lisez t sur le chronomètre et uC sur le voltmètre, écrivez-les et validez, puis touchez Reprendre. Faites au moins 8 relevés, jusqu'à t = 40 s au moins.
  4. Déchargez le condensateur (K sur 2, attendez que uC soit nulle), prenez R2 = 22 kΩ et refaites une charge : arrêtez le temps quand uC atteint 63 % de E, soit 3,78 V, et notez la date : c'est τ2.
Charge avec R1 = 10 kΩ. En vert valeur juste, en rouge valeur hors de la plage (plus elle est fausse, plus le rouge est fort), X = valeur passée. Touchez une case pour la corriger. À la fin de l'étape, la valeur juste s'affiche sous chaque case fausse.

Circuit

Résistor

Voltmètre

Écran :

Relevé : charge avec R1

t = s
uC = V

Charge avec R2 = 22 kΩ

τ2 = s

Consignes

  1. Choisissez Placer les points et touchez le graphe à l'endroit de chaque relevé : t en abscisse, uC en ordonnée. La courbe se dessine en reliant vos points.
  2. Choisissez Prendre la règle et posez-la sur la tangente à la courbe à l'origine O : elle part de O et suit le tout début de la courbe.
  3. Cliquez sur Tracer la tangente. Le point où elle coupe la droite uC = E est marqué : son abscisse est τ.
Placez les points de votre tableau.

Regardez votre tableau, votre courbe, puis l'écran d'un oscilloscope, et répondez.

Exploitez maintenant votre courbe et vos mesures.

Complétez la conclusion de ce TP.