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. Tp mesure de la capacité d un condensateur dans. 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).
Tp Mesure De La Capacité D Un Condensateur Plan
1. Les condensateurs au papier sont encore fabriqués et utilisés mais communément l'isolant
est un film plastique. MPSI – 2014-2015 – Lycée Saint-Exupéry
3
Caractéristique du condensateur
Le but est de mesurer la capacité et la résistance de fuite du condensateur
artisanal
3. 1
Connaissant C, on peut alors mesurer Rf (via τ) par une acquisition du régime
libre. 3. 2. 2
Montage
1. Réaliser le montage fig. 3 avec le condensateur artisanal, un interrupteur 3
positions et un générateur de tension continue. Mesure de la capacité
A l'aide d'un capacimètre, déterminer la valeur de la capacité du condensateur
artisanal avec un niveau de confiance de 95%. K
3. 2
3. 1
Mesure de la résistance de fuite
Modélisation et principe de la mesure
Un condensateur, même isolé, se décharge lentement. Pour rendre compte de
ce phénomène, on modélise le condensateur réel par l'association parallèle d'un
condensateur idéal de capacité C et d'une résistance Rf, dite résistance de fuite
(fig. 2). Tp mesure de la capacité d un condensateur moteur. E
uC(t)
Dispositif
d'acquisition
Figure 3 – D
Rf
C
C, Rf
2.
Tp Mesure De La Capacité D Un Condensateur Dans
4. Ouvrir le fichier à l'aide du logiciel Arduino IDE, puis modifier la valeur du nombre de millisecondes entre deux mesures sur la première ligne du programme. Compiler et téléverser le programme. 5. Lancer le moniteur série, récupérer les données et les coller dans un tableur. Appel n°2
Appeler le professeur pour lui présenter le montage, ou en cas de difficulté. Traitement des données (35 minutes conseillées)
6. Les mesures de temps sont obtenues en milliseconde (ms). Expliquer comment créer une grandeur temporelle, en seconde (s), dans le tableur. TP Physique Charge et décharge d'un condensateur+ compte rendu - TP Physique - ExoCo-LMD. Les valeurs renvoyées par la carte sont des valeurs discrètes entières sur bits. 7. Représenter la tension aux bornes du condensateur au cours de la charge. 8. Proposer une méthode permettant de déterminer graphiquement le temps caractéristique. Appel n°3
Appeler le professeur pour lui présenter la méthode, ou en cas de difficulté. 9. À l'aide de la valeur de la résistance, déduire de la valeur du temps caractéristique la valeur de la capacité du condensateur.
On peut mesurer C avec un capacimètre et montrer que si e augmente, C diminue. On peut également déterminer expérimentalement la capacité d'un condensateur. C'est
l'objectif de ce montage. Remarque: on fera les mesures avec le même condensateur (AOIP) pour pouvoir les comparer
I. Mesure par l'étude de la charge d'un condensateur
Charge = régime transitoire au cours duquel la tension aux
bornes du condensateur passe de 0V à Umax. Montage avec un interrupteur. R=1 kΩ; C=1µF; E=5V
Expression théorique de uC. TP Physique N 06C, charge d'un condensateur, correction, terminale S, tstp06phc. Equa diff du premier ordre. La constante de temps du
circuit est τ=RC. R étant connu, si on arrive à
déterminer τ, on remonte à C. Détermination de τ avec Régressi. (on peut balayer les 3
méthodes pour déterminer τ). A l'oscillo, méthode des 5/8. Calcul d'erreur. II. y1
R
E
y2
Mesure par l'étude de la résonance d'un circuit RLC
Oscillo:: u sur voie 2; i sur voie 1.
u=Zi
avec Z= Zmin=R pour ω=ω0=
√
y1=Ve
L=0, 1 H
r=32Ω
On cherche la résonance en intensité. U est fixé par
C=0, 5µF
GBF
l'alimentation.
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