Étape 1 sur 4

📦 Présentation du matériel

Avant de manipuler, découvrons ensemble les composants et les appareils que nous allons utiliser dans ce travail pratique.

🎯 Objectif du TP
Déterminer expérimentalement la constante de temps τ d'un circuit RC, puis vérifier la relation τ = R × C.
🔧 Composants du circuit
Clique sur un composant pour découvrir son rôle.
👆🔋
Pile
9 V
👆📏
Résistance
1 kΩ
👆⚡
Condensateur
100 µF
👆🔘
Interrupteur
K
👆🧵
Fils de connexion
× 4 minimum
📺

Oscilloscope

L'appareil de mesure qui trace la courbe U_C(t)

📌 Rôle
L'oscilloscope affiche en temps réel l'évolution d'une tension. Il sera branché en dérivation aux bornes du condensateur.
📌 Ses 2 voies
• Voie 1 (+) : borne + du condensateur
• Voie 2 (−) : borne − du condensateur
📚 Notions à connaître
  • Un condensateur stocke de l'énergie sous forme électrique.
  • Pendant la charge : U_C(t) = E·(1 − e^(−t/τ))
  • Pendant la décharge : U_C(t) = E · e^(−t/τ)
  • La constante de temps : τ = R × C
  • À t = τ : U_C atteint 63 % de E (charge) ou 37 % (décharge).
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Étape 2 sur 4

🛠️ Montage du circuit

Construis le circuit RC. Oriente les composants avec la poignée ⟳ et ajoute des nœuds si nécessaire.

🎯 Mission
Place les 4 composants et connecte-les avec au moins 4 fils pour former un circuit RC fermé.
🧰 Boîte à outils
💡 Comment faire :
1. Clique sur un composant pour l'ajouter
2. Clique sur ⟳ pour tourner
3. Glisse les poignées des fils vers les bornes
4. Double-clic sur K → ouvrir/fermer

📐 Schéma à réaliser

+ − R = 1 kΩ C = 100 µF K (ouvert)
👈 Clique sur les composants dans la boîte à outils
🔧 Composants 0/4
🧵 Fils connectés 0/4
Étape 3 sur 4

📺 Brancher l'oscilloscope

Pour mesurer la tension aux bornes du condensateur, il faut brancher les 2 voies de l'oscilloscope en dérivation sur le condensateur.

🎯 Mission : branche les 2 voies de l'oscilloscope sur le condensateur.
Voie 1 (+) → borne + du condensateur C
Voie 2 (−) → borne − du condensateur C
💡 L'oscilloscope est déjà posé sur le canvas. S'il te gêne, tu peux le glisser dans une zone libre.

🧰 Appareil à utiliser

✅ Oscilloscope posé Il est déjà sur le canvas
💡 Rappel :
L'oscilloscope est un voltmètre différentiel.
On le branche en dérivation sur le composant à mesurer.
🎯 Objectif :
1 fil relie Voie 1 (+) à la borne + du condensateur
1 fil relie Voie 2 (−) à la borne − du condensateur

📐 Schéma du branchement

+ − R = 1 kΩ + − C OSCILLO Voie 1 (+) Voie 2 (−)
🔗 Clique sur « ➕ Ajouter un fil »
Étape 4 sur 4

🎓 Analyse & Conclusion

Comprendre le comportement du condensateur lors de sa charge et de sa décharge, et voir ses applications dans la vie courante.

📊 Récapitulatif de ton expérience

Voici un bilan de ce que tu as fait dans ce TP. Modifie R et C pour comparer les courbes.

🔋
Tension E
9.0 V
📏
Résistance R
Ω
⚡
Condensateur C
µF
⏱️
Constante τ
100 ms

📈 Courbes observées

🔵 U_C(t) — Tension
U_C(t) = E · (1 − e^(−t/τ))
⚡ i(t) — Courant
i(t) = (E/R) · e^(−t/τ)
📊 Mesure interactive de τ
👆 Clique sur la courbe U_C(t) pour placer le marqueur à 63 % de E (charge) ou 37 % de E (décharge).
U_C à t = τ
5.67 V (63 %)
U_C à t = 3τ
8.55 V (95 %)
U_C à t = 5τ
8.91 V (99 %)
Relation
τ = R × C

📈 Comportement du condensateur

Clique sur un bouton ci-dessous pour lancer l'animation de la charge ou de la décharge.

🔋 CHARGE du condensateur

U_C(t) = E · (1 − e^(−t/τ))
⚡ Interrupteur K fermé
U_C monte vers E

⚡ DÉCHARGE du condensateur

U_C(t) = E · e^(−t/τ)
⚡ Interrupteur K ouvert
U_C descend vers 0
💡 À retenir :
• Pendant la charge, U_C monte progressivement jusqu'à E.
• Pendant la décharge, U_C descend progressivement jusqu'à 0.
• Dans les 2 cas, la vitesse dépend de τ = R × C.
• À t = τ : charge → U_C = 63% de E ; décharge → U_C = 37% de E.

🌍 Applications dans la vie courante

Le condensateur RC est partout autour de toi !

📸
Flash d'appareil photo
Charge lente / Décharge rapide
Le condensateur se charge lentement (quelques secondes) puis se décharge très rapidement (quelques millisecondes) dans la lampe flash. C'est ce qui produit un éclair intense.
🚗
Clignotant de voiture
Cycle régulier
Un condensateur associé à une résistance détermine la fréquence du clignotement. Charge + Décharge = 1 clignotement. Plus τ est grand, plus le clignotement est lent.
⏱️
Minuterie / Temporisateur
Utilise τ pour temporiser
Le condensateur charge pendant un temps défini par τ = R × C. Après environ 5τ, le circuit déclenche une action : éclairage d'escalier, arrosage automatique, minuterie de four.
🚌
Supercondensateur (bus)
Stockage d'énergie
Les supercondensateurs des bus et tramways stockent l'énergie de freinage et la restituent au démarrage. Charge en quelques secondes, décharge rapide pour accélérer.

🛡️ Questions de sécurité

Réponds aux 3 questions pour valider ta compréhension.

Question 1 / 3
Pourquoi l'interrupteur doit-il être ouvert avant de commencer l'expérience ?
Question 2 / 3
Pourquoi branche-t-on l'oscilloscope EN DÉRIVATION sur le condensateur ?
Question 3 / 3
Pourquoi mesure-t-on U_C et pas U_R ?

✍️ Ma conclusion

Rédige ta conclusion en t'aidant des indices. Elle sera vérifiée automatiquement.

Progression :
0/5
🎯
Objectif du TP
Déterminer expérimentalement la constante de temps τ d'un circuit RC et vérifier la relation τ = R × C.
💡 τ = R × C avec R = 1 kΩ et C = 100 µF
💡 U_C = E × (1 − e^(−1)) ≈ 0,63 × E, avec E = 9 V
💡 U_C = E × e^(−1) ≈ 0,37 × E
💡 Pense à la vitesse d'évolution de la courbe
💡 Regarde l'onglet « Applications »

📝 Ta conclusion rédigée

🎓 Certificat de réussite du TP RC

Félicitations ! Tu as terminé toutes les étapes du TP. Saisis ton nom pour générer ton certificat.

🧮 Exercices guidés

Applique ce que tu as appris avec 3 exercices progressifs. Chacun te guide pas à pas.

1
Calculer τ pour un nouveau circuit
Un circuit RC utilise cette fois une résistance R = 2 kΩ et un condensateur C = 50 µF. Quelle est la nouvelle constante de temps τ ?
  • Formule à utiliser : τ = R × C
  • Convertir R en ohms : 2 kΩ = 2000 Ω
  • Convertir C en farads : 50 µF = 50 × 10⁻⁶ F
  • Calculer τ (en secondes, puis en ms)
2
Tension U_C à t = τ
Avec le même circuit (R = 2 kΩ, C = 50 µF), alimenté par une pile E = 6 V, quelle est la tension U_C aux bornes du condensateur à t = τ lors de la charge ?
  • Formule : U_C(τ) = E × (1 − e⁻¹)
  • e⁻¹ ≈ 0,37, donc 1 − e⁻¹ ≈ 0,63
  • U_C(τ) ≈ 0,63 × 6 V
3
Choisir la bonne résistance
On veut construire un circuit RC dont la constante de temps vaut τ = 0,5 s. On dispose d'un condensateur de C = 100 µF. Quelle valeur de résistance R faut-il utiliser ?
  • Formule à utiliser : τ = R × C
  • Isoler R : R = τ / C
  • Convertir C : 100 µF = 100 × 10⁻⁶ F
  • Calculer R, puis exprimer le résultat en kΩ