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IA4 : IA4 : Electrocin Electrociné étique tique Fascicule Fascicule TDs TDs TPs

IA4 : IA4 : Electrocin Electrociné étique tique Fascicule Fascicule TDs TDs TPs TPs Université de la Réunion – ESIROI IDAI Année 2009/2010 1/8 FICHES TD S : TD1, TD2, TD3, TD4, TD5 U.E. IA4 – FICHE TD1 ELECTROCINETIQUE 2008/2009 2/8 I - LE COURANT A BESOIN DE MATIERE POUR CIRCULER Compléter le tableau suivant pour le circuit associé (classer les différents courants de I0 à I5): R1 r R2 I2 Io=100 mA I1 I3 I4 I5 Vi16_273 Courant nul Courant NON nul II - AMPEREMETRE – BRANCHEMENT Courant « i » à mesurer Configuration a Configuration b Configuration c III - CALCULS SUR DES COURANTS IV - LOI DES MAILLES – MANIPULATION DE TENSION Pour chacun des circuits suivants, Quel est le montage qui permet de mesurer l’intensité « i » du courant dans le circuit ci-dessous si on utilise un ampèremètre analogique (hypothèse : appareil en position DC, calibre adapté) ? 1. Pour la portion de circuit ci-dessous, on donne : i1 = 3 mA, i2 = – 5 mA et i4 = 4 mA. Quelle est l’intensité du courant i5 ? • i5 = – 4 mA • i5 = 4 mA • i5 = 6 mA • On ne peut pas répondre sans connaître la valeur de i3. 2. Quelle est la loi que vous avez utilisée ? 3/8 Représenter la tension UAB par une flèche sur le circuit Donner l’expression de cette tension en fonction des autres tensions (à vous de les choisir judicieusement : UP1P2, UB1P, UPB1…) Donner la valeur numérique de cette tension UAB 9V E0 2V Vi3_273 P1 P2 B E1 B A 1V E2 9V E0 -2V Vi3_273 P1 P2 E1 B A -1V E2 -9V E0 -2V Vi3_273 P1 P2 E1 B A -1V E2 E3 1V H Circuit « a » Circuit « b » Circuit « c » V - OSCILLOSCOPE – NOTION SPECIFIQUE DE MODE DC ET AC D’UN APPAREIL Sur la face avant de l’oscilloscope figure un sélecteur 3 positions : AC, DC, GND. Nous allons voir spécifiquement dans le cas de l’oscilloscope la signification associée à la position de ce sélecteur. 1. Dans chacun des cas de paramétrage de l’oscilloscope, donner l’expression de la grandeur affichée par l’appareil. AC DC GND ( ) 8 i i i 0 v(t) 3 V .sin ω .t = = +∑ v(t) 8 = ?? ( )= .sin( . ) v t Vm t ω φ + Vi17_273 Signaux appliqués à l’entrée de l’oscilloscope en A Signaux affichés par l’oscilloscope A AC DC GND ( ) 8 i i i 0 v(t) 3 V .sin ω .t = = +∑ v(t) 8 = ?? ( )= .sin( . ) v t Vm t ω φ + Vi17_273 ( )= .sin( . ) 3.sin(2. . ) E t Vm t t ω φ ω φ + + + Signaux appliqués à l’entrée de l’oscilloscope Signaux affichés par l’oscilloscope 4/8 AC DC GND ( ) 8 i i i 0 v(t) 3 V .sin ω .t = = +∑ v(t) 8 = ?? ( )= .sin( . ) v t Vm t ω φ + Vi17_273 Signaux appliqués à l’entrée de l’oscilloscope Signaux affichés par l’oscilloscope 2. Pour un multimètre la notion de DC et AC diffère légèrement de celle de l’oscilloscope ; donner la valeur affichée par le multimètre qui a été paramétré en voltmètre. AC DC ( ) 8 i i i 0 v(t) 3 V .sin ω .t = = +∑ v(t) 8 = ( )= .sin( . ) v t Vm t ω φ + Vi17_273 Signaux appliqués à l’entrée du multimètre Valeurs affichées A VI - DEPHASAGE ENTRE SIGNAUX – AVANCE ET RETARD DE PHASE. vi3 Temps (s) U(t) A B Temps (s) U(t) A B Cas n°1 Cas n°2 3. Comment qualifie-t-on les situations des cas 3 et 4 ? A quelle valeur de phase correspondent ces deux cas ? 1. Pour les deux cas suivants, dire quel signal est en avance de phase. Expliquez votre raisonnement. 2. Dans le cas n°1, si la valeur absolue de la phase de B vaut « Pi/2 », si l’amplitude de B vaut Bm et si A s’écrit « Am.cos(ω.t), donner l’expression de B. 5/8 vi3 Temps (s) U(t) A B Temps (s) U(t) A B Cas n°3 Cas n°4 VII - CALCUL DE DEPHASAGE Dire qui est en avance ou en retard de phase de U1 et U3 par rapport à U2. Ainsi que la valeur absolue du déphasage. La base de temps vaut 1ms. Est-il possible d’avoir une telle représentation sur un écran d’oscilloscope d’usage commun ? u1 u2 Vi9_2511 u3 VIII - DEPHASAGE – LECTURE A L’OSCILLOSCOPE La figure ci-dessous représente la façade avant d’un oscilloscope. Vous y remarquerez deux entrées « CH1 et CH2 » permettant de visualiser deux tensions. Ces deux tensions sont visualisées avec le même « axe des X » qui, dans le cas de l’oscilloscope représente le temps. L’échelle de cet axe est gérée par le bouton « TIME/DIV » où une division représente un carreau de l’écran. - exemple : une division peut valoir 2ms ou 5μs Par contre « l’axe Y » (axe des ordonnées) n’est pas commun aux deux tensions observées; bien qu’elles soient représentées sur le même écran. On peut ainsi fixer indépendamment la valeur d’une « division en Y » pour CH1 et CH2 (cf. boutons VOLTS/DIV). L’axe « des Y » est bien évidemment gradué en volts puisque nous observons des tensions. 6/8 En salle de TP, nous pouvons observer sur un oscilloscope les éléments suivants : u1 u2 Affichage écran Base de temps Base tension de u1 et u2 Ì Hypothèse à vérifier en TP aussi : les deux sinusoïdes sont symétrique par rapport à l’axe des X (réglage à faire avec les boutons YPOS1 et YPOS2). Le calibre est indiqué par l’encoche noire présente sur chaque bouton (attention aux unités). IX - PHASES ENTRE SIGNAUX – CAPTEURS – REPRESENTATION DE FRESNEL Soient 2 capteurs placés en série dans un dispositif de mesure. Ces capteurs délivrent chacun une information qui est ici contenue dans un signal variable sinusoïdal de même fréquence. Ces capteurs sont ici modélisés par des sources de tensions variables sinusoïdales. Notre référence des phases est le capteur 1. Capteur 1 Capteur 2 6V 0 degré 8V 90 degrés Amplitude ? Phase ? A B + + 1. Donner pour u1 et u2, l’amplitude, la période et la fréquence. 2. Donner le nom du signal qui est en avance de phase. 3. Calculer le déphasage entre u1 et u2. 7/8 X - VALEUR MOYENNE D’UN COURANT Soit un courant variable i(t). Le chronogramme de ce courant est donné ci-dessous. i(t) Temps(t) O A vi10 H 1A 1. Quel nom donne-t-on à ce type de signal ? 2. donner la valeur moyenne de i(t) à partir de considérations géométriques et de la définition de la moyenne? XI - MISE EN EQUATION DE CIRCUIT 1. pour le circuit « a » : donner la relation entre les tensions u1 et s. 2. pour le circuit « b » : donner la relation entre les tensions vr3, s, E et u1. 3. pour le circuit « b » : donner la relation entre les tensions vr3 et u2 4. pour le circuit « b » : donner la relation entre les tensions E, u1, s et u2. 5. pour le circuit « c » : donner la relation entre les tensions c, g, et f. 6. pour le circuit « c » : donner la relation entre les tensions b, a, E, g et f. B A u1 E S Z Vi3_273 Circuit « a » E u1 S 9V 1k 1k 1k vR3 P1 P2 P3 u2 10k Circuit « b » E b a c P1 P2 P3 f Circuit « c » g P4 XII - LOI DES MAILLES, CHOIX DE CONVENTION, MEME RESULTAT NUMERIQUE ? Mettez en place l’expression de la tension UAB et donner la valeur numérique dans les 2 cas de convention. Conclure. 9V E0 2V Vi3_273 G P2 B E1 B A 3V E2 + 9V E0 2V Vi3_273 G P2 B E1 B A 3V E2 + convention 1 convention 2 XIII - DESCRIPTION TEMPORELLE DE SIGNAUX – SIGNAUX PERIODIQUES – PRODUIT DE SIGNAUX 1. Donner les caractéristiques (module et phase) de la tension résultante UAB, aux bornes des deux capteurs d’après les informations de la figure proposée (vous pourrez par exemple vous aider de la représentation sous forme de vecteurs des tensions – représentation de Fresnel. 8/8 Un système de surveillance est composé de deux capteurs : un capteur de lumière et un capteur sonore délivrant deux signaux électriques : les tensions u1 et u2. CAPTEUR DE LUMIERE CAPTEUR SONORE x Déclenchement d’une alerte U1(t) U2(t) Avant traitement des signaux provenant de ces capteurs par un PIC (microcontroleur), il a été réalisé en sortie, une multiplication de ces deux signaux. Les deux uploads/s3/ all-tds-tps-293-2.pdf