Montage N&Deg; 20 Mesure De La CapacitÉ D`un Condensateur Par - Tir À L'arc – Le Campeur Moderne
La résonance en intensité est atteinte pour une y2=Vs impédance minimale, c'est à dire pour Zmin=R. On aura alors intensité et tension en phase. 110 Ω On trouve la fréquence de résonnance en mode Lissajous (XY sur oscillo). Faire également un calcul d'erreur. L'erreur sur la fréquence ∆f est déterminée de cette façon: à partir de la fréquence de résonance, on diminue f pour avoir encore l'impression que u et i en phase. La borne supérieure est déterminée de la même façon. ∆C/C=2∆f/f + ∆L/L III. Mesure par équilibrage d'un pont de Sauty-Wien Principe: le pont est équilibré (UAB=0) quand les produits croisés des impédances sont égaux. On fait varier C0 (boîte à boutons) jusqu'à équilibrer le pont. (voltmètre à masser flottante) Attention à travailler à des fréquences faibles pour rester dans les limites de l'appareil de mesure. 1 On prend R1=R2=1 kΩ d'où Cx=C0 On travaille à f=500 Hz. C=0, 5µF IV. A R1 Cx V R2 C0 B ≈ Mesure par comparaison Bellier p. 120. On prendra R=1kΩ Conclusion On a vu dans ce montage, différentes méthodes pour mesurer la capacité d'un condensateur.
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La capacité du condensateur est d'autant plus grande que la permittivité de l'isolant est grand, que la surface des armatures est grande et que la distance entre les armatures est faible. Pôles du condensateur Au cours de ce TP, nous cherchons à mesurer la capacité C d'un condensateur. Nous effectuerons la mesure de deux façons: par l'étude du régime libre d'un circuit RC, par mesure directe avec un capacimètre. Pour donner un aspect ludique à la manipulation, nous réalisons les mesures sur un condensateur de notre fabrication 2 On se propose de fabriquer un condensateur artisanal. Pour cela, superposer alternativement une feuille d'aluminium (armature) et une feuille de papier (isolant) sur quatres couches: voir fig. 1. Feuilles d'aluminium (armatures conductrice) Feuilles de papier (isolant) Figure 1 – Condensateur « artisanal » Rouler le tout (papier à l'extérieur) pour gagner en compacité. Enrober de scotch pour maintenir l'ensemble. Les condensateurs les plus courants sont réalisés de la même manière 1.
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Il est possible de régler la tension sortant de la carte afin d'étudier sur le même circuit la charge et la décharge du condensateur. La décharge s'effectue en prenant une alimentation issue de l'Arduino nulle. Matériel à disposition Microcontrôleur Arduino UNO Condensateur de capacité inconnue, de l'ordre de F Trois fils et une plaque pour connexions Résistor de résistance de l'ordre de Ordinateur avec le logiciel Arduino IDE et un tableur-grapheur avec la notice Récupération des données de la carte Le logiciel Arduino permet d'afficher les données renvoyées par la carte grâce au moniteur série qui affiche la liste des valeurs renvoyées accessibles via le menu « Outils ». Ces données seront ensuite sélectionnées (Ctrl + A), copiées (Ctrl + C) et collées (Ctrl + V) dans un tableur. Programmation de la carte Arduino La programmation de la carte Arduino UNO peut s'effectuer à l'aide du logiciel Arduino IDE. Pour intégrer un programme dans la carte ou après tout changement, il est nécessaire de « téléverser » le programme à l'aide de cette icône en forme de flèche.
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Montage n° 20 Mesure de la capacité d`un condensateur par Montage n° 20 Mesure de la capacité d'un condensateur par différentes méthodes Introduction Un condensateur est un dipôle électrique constitué de 2 armatures conductrices en regard l'une de l'autre et séparées par un isolant appelé diélectrique. Il y a accumulation de charges sur une armature: les charges se VA-VB condensent sur la plaque A. La plaque B se charge également avec i qB=-qA. Il y a donc apparition d'une ddp entre les 2 plaques. (utiliser la maquette du condensateur plan: très didactique) qA qB Historiquement, le premier condensateur est apparu en 1745 à Leyde en Hollande (=bouteille de Leyde). Une grande évolution jusqu'à aujourd'hui, mais le principe reste le même. Le condensateur est caractérisé par sa capacité qui s'exprime en Farad. La capacité du condensateur régit sont comportement électrique. Pour un condensateur plan, C=εS/e avec ε=ε0εr. Il y a donc 2 façons de déterminer C: par le calcul car C ne dépend que des caractéristiques physiques du condensateur (épaisseur entre les armature, surface des armatures en regard).
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Le comportement capacitif d'un condensateur est traduit par la relation de proportionnalité entre la charge électrique accumulée sur ses armatures et la tension entre celles-ci. Le coefficient de proportionnalité est la capacité du condensateur; elle dépend de sa géométrie. I Définition et caractéristiques de la capacité La charge d'un condensateur est proportionnelle à la tension entre ses armatures. Le coefficient de proportionnalité est la capacité C du condensateur, grandeur positive exprimée en farads (F). La capacité d'un condensateur dépend de sa géométrie. Elle est fonction croissante de la surface des armatures et fonction décroissante de la distance entre les armatures. Dans le cas d'un condensateur plan, constitué de deux feuilles métalliques séparées par un matériau isolant, la capacité est proportionnelle à la surface S d'une armature et inversement proportionnelle à la distance e séparant les deux armatures: C = ε S e C en F; ε en F · m − 1; S en m 2; e en m. ε est la permittivité diélectrique de l'isolant; elle dépend de la nature du matériau.
On affiche le résultat de mesure à l'aide du moniteur série dans le menu « Outils ». Le langage de programmation Arduino permet de faire figurer des commentaires qui sont précédés d'une double barre oblique ( slash en anglais): « // ». La ligne à ce moment-là n'est pas exécutée. Pour qu'elle le soit, il faut supprimer les slashs. Sur la première ligne du programme est écrit: // nombre de millisecondes entre chaque mesure long interval =; Cliquez ici pour retrouver le programme Arduino Questions préliminaires (10 minutes conseillées) On souhaite obtenir une courbe pour la charge d'environ points. 1. Calculer l'ordre de grandeur du temps nécessaire à la charge complète du condensateur. 2. Proposer une valeur du nombre de millisecondes entre deux mesures à la place des ms indiquées dans le doc. 5 (⇧). Appel n°1 Appeler le professeur pour lui présenter votre proposition, ou en cas de difficulté. Acquisition des données (15 minutes conseillées) 3. Réaliser le montage présenté dans le doc. 1 (⇧) afin d'étudier la charge du condensateur avec le résistor de résistance connue.
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