Étape 1 sur 4

📦 Présentation du matériel

Avant de manipuler, découvrons les composants du circuit RL : bobine, résistance et appareils de mesure.

🎯 Objectif du TP
Déterminer expérimentalement la constante de temps τ d'un circuit RL, puis vérifier la relation τ = L / R.
🔧 Composants du circuit
Clique sur un composant pour découvrir son rôle.
👆🔋
Pile
6 V
👆📏
Résistance
100 Ω
👆🌀
Bobine
1 H
👆🔘
Interrupteur
K
👆🧵
Fils de connexion
× 4 minimum
📺

Oscilloscope

L'appareil de mesure qui trace la courbe i(t) ou U(t)

📌 Rôle
L'oscilloscope affiche en temps réel l'évolution d'une tension. Dans ce TP, on l'utilise pour observer U_R(t) (image du courant) ou U_L(t) (aux bornes de la bobine).
📌 Ses 2 voies
• Voie 1 (+) : borne + du composant à mesurer
• Voie 2 (−) : borne − du composant à mesurer
📚 Notions à connaître
  • Une bobine stocke de l'énergie dans un champ magnétique.
  • Loi des mailles : E = U_R + U_L = R·i + L·(di/dt)
  • Pendant l'établissement : i(t) = (E/R)·(1 − e^(−t/τ))
  • Pendant la rupture : i(t) = (E/R) · e^(−t/τ)
  • La constante de temps : τ = L / R
  • À t = τ : i atteint 63 % de I_max (établissement) ou 37 % (rupture).
← Retour au Labo PC
Étape 2 sur 4

🛠️ Montage du circuit

Construis le circuit RL. 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 RL 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 = 100 Ω L = 1 H 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

Branche les 2 voies de l'oscilloscope en dérivation sur le composant que tu veux étudier.

🎯 Je veux mesurer :
🎯 Mission : branche les 2 voies de l'oscilloscope aux bornes de la résistance R.
Voie 1 (+) → borne + de la résistance R
Voie 2 (−) → borne − de la résistance R
💡 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 + de R
1 fil relie Voie 2 (−) à la borne − de R

📐 Schéma du branchement

+ − R = 100 Ω L OSCILLO Voie 1 (+) Voie 2 (−)
🔗 Clique sur « ➕ Ajouter un fil »
Étape 4 sur 4

🎓 Analyse & Conclusion

Comprendre le comportement de la bobine lors de l'établissement et de la rupture du courant, puis 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 L pour comparer les courbes.

🔋
Tension E
6.0 V
📏
Résistance R
Ω
🌀
Bobine L
H
⏱️
Constante τ
10 ms

📈 Courbes observées

🟡 U_R(t) — image du courant i(t)
U_R(t) = E · (1 − e^(−t/τ))
🔵 U_L(t) — tension aux bornes de la bobine
U_L(t) = E · e^(−t/τ)
📊 Mesure interactive de τ
👆 Clique sur la courbe U_R(t) pour placer le marqueur à 63 % de E (établissement) ou 37 % de E (rupture).
i à t = τ
63 % de I_max
i à t = 3τ
95 % de I_max
i à t = 5τ
99 % de I_max
Relation
τ = L / R

📈 Comportement de la bobine

Sélectionne la grandeur à observer, puis lance l'animation.

📺 Grandeur observée :

🔋 ÉTABLISSEMENT du courant

U_R(t) = E · (1 − e^(−t/τ))
⚡ Interrupteur K fermé
Le courant monte vers I_max = E/R

⚡ RUPTURE du courant

U_R(t) = E · e^(−t/τ)
⚡ Interrupteur K ouvert
Le courant redescend vers 0
💡 À retenir :
• Pendant l'établissement, le courant monte progressivement jusqu'à I_max = E/R.
• Pendant la rupture, le courant redescend progressivement jusqu'à 0.
• Dans les 2 cas, la vitesse dépend de τ = L / R.
• À t = τ : établissement → i = 63% de I_max ; rupture → i = 37% de I_max.
• Loi des mailles : à tout instant, U_R(t) + U_L(t) = E.

🌍 Applications dans la vie courante

La bobine RL est partout autour de toi !

🧲
Électroaimant
Champ magnétique progressif
Une bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique. À cause de τ = L/R, l'aimantation monte progressivement puis se stabilise. Utilisé dans les grues de chantier.
🔔
Relais / Sonnette
Temps de réponse
Un relais comporte une bobine qui attire un contact mobile quand le courant monte. Le temps de commutation dépend de τ. Utilisé dans les sonnettes, les voitures, les automatismes.
🚆
Freinage TGV / Métro
Freinage progressif
Les moteurs électriques des TGV utilisent des inductances. Lors du freinage, la bobine s'oppose aux variations brutales du courant, ce qui permet un freinage progressif et sûr.
⚡
Transformateur
Deux bobines couplées
Un transformateur comporte deux bobines couplées par un noyau magnétique. Il permet de modifier la tension alternative. Utilisé dans les chargeurs, les lignes haute tension.

🛡️ Questions de compréhension

Réponds aux 3 questions pour valider ta compréhension.

Question 1 / 3
Pourquoi branche-t-on l'oscilloscope aux bornes de R plutôt qu'aux bornes de L pour observer le courant ?
Question 2 / 3
Que vaut τ pour un circuit RL avec L = 2 H et R = 200 Ω ?
Question 3 / 3
Comment évolue τ si on augmente R (avec L constant) ?

✍️ 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 RL et vérifier la relation τ = L / R.
💡 τ = L / R avec L = 1 H et R = 100 Ω
💡 i(τ) = I_max × (1 − e⁻¹) ≈ 0,63 × I_max, avec I_max = E/R
💡 i(τ) = I_max × e⁻¹ ≈ 0,37 × I_max
💡 Pense à la vitesse d'évolution de la courbe
💡 Regarde l'onglet « Applications »

📝 Ta conclusion rédigée

🎓 Certificat de réussite du TP RL

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.

1
Calculer τ pour un nouveau circuit RL
Un circuit RL utilise une bobine L = 2 H et une résistance R = 200 Ω. Quelle est la constante de temps τ ?
  • Formule à utiliser : τ = L / R
  • L en henrys : 2 H
  • R en ohms : 200 Ω
  • Calculer τ (en secondes, puis en ms)
2
Courant i(τ) à l'établissement
Avec le même circuit (L = 2 H, R = 200 Ω), alimenté par une pile E = 12 V, quel est le courant i aux bornes de la bobine à t = τ lors de l'établissement ?
  • I_max = E / R = 12 / 200 = 0,06 A
  • Formule : i(τ) = I_max × (1 − e⁻¹) ≈ 0,63 × I_max
  • i(τ) ≈ 0,63 × 0,06 A
3
Énergie stockée dans la bobine
Une bobine d'inductance L = 0,5 H est parcourue par un courant i = 3 A. Quelle est l'énergie magnétique stockée ?
  • Formule : E_mag = ½ · L · i²
  • L = 0,5 H, i = 3 A
  • E_mag = ½ × 0,5 × 9 = 2,25 J