Physique Flashcards
(167 cards)
1
Q
Quels sont les réflexes à avoir lorsqu’on arrive sur un oscilloscope ?
A
- Il y a trois modes de déclenchement : interne (int), externe (ext), réseau (line). Se placer sur int
- Il existe trois couplages d’entrée : GND (court-circuite l’entrée), DC (amplifie le signal complet), AC (amplifie uniquement la composante variable et filtre la partie continue. Se placer sur DC pour ne pas passer à côté d’une saturation.
- Il existe deux types de synchronisation : normal (qui attend que le signal coupe l’axe des abscisses pour synchroniser la base de temps) et auto (qui synchronise dans tous les cas). Se placer sur auto.
- Il existe deux types de synchronisation : ch1/ch2 (qui fixe le repère de temps en fonction d’un des deux signaux) et alt/vert-mode (qui fixe les deux et les fait défiler ensemble). Pour deux signaux de même fréquence, il faut se mettre sur ch1/ch2, sinon leur déphasage disparait.
- Recalibrer la base de temps si elle est décalibrée, il y a souvent un bouton rouge calibré/décalibré
2
Q
Lors du passage par un filtre, à quelle condition le signal est-il amplifié sans distorsion ?
A
3
Q
Quand utilise-t-on le couplage d’entrée GND ?
A
L’entrée de l’ampli est court-circuité, on l’utilise donc pour régler le 0
4
Q
Dans quel cas utilise-t-on le couplage d’entrée AC ?
A
Si le signal comporte une forte composante continue qui le fait «sortir de l’écran»
5
Q
Comment tracer ch1 en fonction de ch2 ?
A
C’est le mode Lissajous ou XY
6
Q
Que fait le mode ADD, quel est son principal intérêt ?
A
7
Q
Que vaut la résistance interne d’un générateur ?
A
50 Ω
8
Q
Comment faut-il choisir les résistances que l’on utilise ?
A
Si R est de l’ordre de la résistance d’entrée du générateur (50Ω), l’amplitude diminue beaucoup, il faut prendre des résistances grandes devant 50Ω (et petites devant 1MΩ car c’est la résistance d’entrée de l’oscilloscope)
9
Q
Comment mesurer la capacité d’un condensateur grâce à un oscilloscope ?
A
On mesure le temps RC caractéristique, entre 10% et 90% d’une charge ou décharge, δt = RC.ln(9)
10
Q
À quoi sert la touche «auto-test» sur un oscilloscope ?
A
Il ne faut pas la toucher, elle fait tout automatiquement et on perd tout nos points
11
Q
Dans un prisme, montrer que :
A
Donc A = 2.r et Dm = 2.i - A ⇒ r = A/2 et i = (Dm + A)/2, on utilise ensuite Snell-Descartes
Il faut absolument que ça prenne moins d’une minute pour faire tout ça
12
Q
C’est un réseau, montrer qu’on peut déterminer soit une longueur d’onde soit le pas du réseau en utilisant deux mesures d’angles correspondant à deux ordres différents
A
13
Q
Comment savoir dans quel sens brancher un ALI ?
A
L’encoche indique le sens de l’ALI : il faut la mettre en haut à gauche
14
Q
Comment brancher la masse en TP ?
A
Toujours sur la borne noire et on utilise toujours un fil noir
15
Q
À quoi faut-il faire attention avec les masses de l’oscilloscope et celle du générateur ?
A
On fera attention à toujours les relier ensemble
16
Q
Comment mesurer une fréquence en la comparant à une autre ?
A
On se place en mode bicourbe et on règle «à l’oeil» la fréquence connue pour avoir à peu près la même fréquence que celle qu’on cherche. On passe ensuite en déclenchement monovoie du signal à mesurer et on fait varier un peu la fréquence connue. Le signal qu’on cherche sera alors stable tandis que celui qu’on règle défilera tant qu’il n’a pas la même fréquence.
17
Q
Comment mesurer un déphasage grâce au mode XY (Lissajous) ? Pour quels déphasages utilise-t-on cette méthode ?
A
18
Q
Quelle est la formule pour calculer de déphasage à partir de la base de temps ? Pour quels déphasages l’utilise-t-on ?
A
|φ| = 2π.Δt/T, on l’utilise pour les déphasages de 80° ou plus
19
Q
Qu’est-ce qu’une FFT ?
A
Fast Fourrier Transformation : permet la décomposition d’un signal en ses sinusoïdes successives
20
Q
Qu’est-ce que la plage temporelle t d’acquisition lorsqu’on fait une FFT et comment la choisir ?
A
C’est le temps tel que tous les t l’oscilloscope étudie un point de la courbe (par exemple si on prend t=T, l’oscilloscope va toujours prendre un point au même endroit et verra quelque chose de constant). Il faut le prendre le plus grand possible (pour avoir la plus grosse partie de signal qu’on étudie et donc augmenter la fiabilité) mais s’il est trop grand, on va observer un repliement (des signaux qui n’existent pas vont apparaître), il faut donc qu’il reste en dessous de cette limite.
21
Q
Quelle est la méthode pour réaliser une FFT sur un oscilloscope ?
À quoi faut-il faire attention ?
A
22
Q
Que vaut la résistance d’entrée de l’oscilloscope ?
A
≈ 1 MΩ
23
Q
Qu’est-ce que la méthode de la demi tension pour déterminer la résistance d’entrée et la capacité d’entrée d’un oscilloscope ?
A
- On mesure la tension U aux bornes du générateur, à vide
- On ajoute R en la faisant varier jusqu’à obtenir V = U/2, alors R=R0
- On ajoute une capacité (en parallèle de la résistance) en la faisant varier jusqu’à re obtenir V = U/2, alors C=C0
24
Q
Pourquoi a-t-on toujours résonance de la tension aux bornes de R ?
A
Car mesurer la tension revient à mesurer l’intensité : U = R.I et il y a toujours résonance en intensité
25
À quoi faut-il faire attention si on visualise un créneau ?
Toujours visualiser un créneau en couplage continu DC
26
Quel est la différence entre le mode alterné et le mode chopped sur un oscilloscope ?
Mode alterné : l’oscilloscope trace alternativement 1 fréquence de chacun des signaux
Mode chopped : l’oscilloscope trace alternativement 1 petit segment de durée fixe de chaque signaux
27
Quelles sont les grandes étapes de réglage du Michelson en lame d’air ?
- réglage au laser
- réglage à la lampe à mercure
- réglage en lumière blanche
28
Comment effectuer le premier réglage au laser du Michelson en lame d’air ?
- éclairer au laser
- superposer les images du faisceau grâce aux vis de réglage grossier
29
Quelle est la première chose à faire avec un Michelson ?
Mettre de la lumière blanche pour regarder si on est déjà au contact optique, si oui noter la position et faire comme si on savait pas ensuite
30
À quoi faut-il faire attention avec les lampes à mercure et à sodium ?
Si on les éteint on ne peut pas les rallumer directement sans les casser, il ne faut donc pas les éteindre.
31
Quelle est la deuxième chose à faire sur un Michelson ?
Regarder si les vis qui règlent l’inclinaison des miroirs sont en contact avec les languettes
32
À quoi servent les différentes vis d’un Michelson ?
- vis de chariotage : déplacer M1
- vis de réglage d’inclinaison sur M1 : réglage grossier de l’inclinaison
- vis de réglage d’inclinaison sur M2 : réglage précis d’inclinaison
33
Comment effectuer le deuxième réglage à la lampe à sodium du Michelson en lame d’air ?
- Éclairer avec la lampe à vapeur de sodium et une lentille de focale autour de 10cm
- Charioter M1 pour faire rentrer les cercles, en recentrant au fur et à mesure avec les vis de précision, jusqu’à ce que tout soit quasiment brouillé. Noter cette valeur.
- Continuer à charioter jusqu’à ce qu’on observe les cercles qui ressortent. Alors on a passé le contact optique et on note cette valeur.
On a ainsi un intervalle dans lequel se trouve le contact optique.
34
Comment effectuer le troisième réglage en lumière blanche du Michelson en lame d’air ?
Envoyer de la lumière blanche, parcourir lentement l’intervalle déterminé par le réglage à la lampe à sodium, jusqu’à observer les teintes de Newton.
35
Quelle est la troisième chose à faire en arrivant sur un Michelson ?
Mesurer rapidement à la règle (sans toucher le Michelson !) les distances des miroirs à la séparatrice et les mettre à peu près égales
36
Quelle est la quatrième chose à faire en arrivant sur le Michelson ?
Vérifier à l’oeil que les lames séparatrice et compensatrice sont bien parallèles, sinon les remettre parallèles
37
Comment faire si les figures d’interférences du Michelson en lame d’air ne sont pas des anneaux mais des ellipses ou des hyperboles ?
On règle la compensatrice
38
Comment faire le réglage au laser si on n’a pas de laser pour le Michelson ?
Prendre la lampe à sodium, ajouter un diaphragme et la mettre à environ 50cm, on a ainsi créé une source quasi ponctuelle à l’infini
39
Quelles sont les 4 choses à faire en arrivant sur un Michelson avant de le régler ?
Dans l’ordre :
- vérifier qu’on n’est pas déjà au contact optique
- vérifier que les vis de réglage touchent leurs languettes
- vérifier que les miroirs sont à peu près à la même distance de la lame compensatrice
- vérifier à l’oeil que la compensatrice est à peu près parallèle à la séparatrice
40
Quelles sont les quatre méthodes de mesure d’une distance focale ?
- méthode par autocollimation
- méthode de Bessel
- méthode de Silbermann
- méthode des points conjugués
41
Qu’est-ce que la méthode de mesure d’une distance focale par autocollimation ?
- On accole la lentille à un miroir
- On éclaire le système
- On dévie un peu le système de sorte à pouvoir observer l’image sur un écran situé au même niveau que la source
- On cherche la position de l’ensemble telle que l’image soit nette sur l’écran, l’objet et l’image sont dans le même plan et c’est le plan focal
- La distance au système est la distance focale
Sinon on peut aussi :
- On accole la lentille à un miroir
- On éclaire le système
- On rajoute un faible diaphragme entre la la lentille et la source (il devient la nouvelle « source »)
- L’intérêt est qu’on a quasi pas besoin de tourner le système {lentille + miroir}
- On cherche la position de l’ensemble telle que l’image du diaphragme (juste un rond de lumière) soit nette sur celui-ci, l’objet et l’image sont dans le même plan et c’est le plan focal
- La distance diaphragme-lentille est la distance focale
42
Qu’est-ce que la méthode de Bessel de mesure d’une distance focale ?
- Placer un objet éclairé sur un banc optique à une distance D > 4.f’
- Déplacer la lentille entre l’écran et l’objet et noter les deux positions pour lesquelles on a une image nette
- Démontrer par la relation de conjugaison, par un polynôme de discriminant positif, l’expression f’(d,D)
- d est la distance entre les deux positions nettes, en déduire f’
43
Qu’est-ce que la méthode de Silbermann de mesure d’une distance focale ?
On appelle D la distance de l’émetteur à l’écran
- Démontrer par la relation de conjugaison et un discriminant que D = 4.f’ lorsqu’on ne trouve qu’un emplacement de la lentille tel que l’image de l’émetteur sur l’écran soit nette
- Coller l’émetteur à la lentille à l’écran
- Déplacer lentement l’émetteur en déplaçant la lentille entre lui et l’écran, jusqu’à ce qu’il existe une et une seule position D de lentille telle que l’image soit nette
- Alors, D = 4.f’
44
Comment mesurer la distance focale d’un lentille divergente ?
- On mesure la focale d’une lentille plus convergente que la notre est divergente (plus petite distance focale)
- On accole les deux et alors 1/f’ = 1/f1’ + 1/f2’
- On mesure la focale de la lentille totale
- On a alors la focale de la lentille divergente
45
Qu’est-ce que la méthode des points conjugués de mesure d’une distance focale ?
- Faire une série de 5 mesures de positions de points conjugués A et A’
- Vérifier la relation de conjugaison par régression linéaire
- En déduire la focale
46
Qu’est-ce que ça signifie si on ne trouve pas « int » dans les modes de déclenchement (trigger)
C’est CH1/CH2, les modes internes à l’oscilloscope
47
Comment faire si un signal défile ?
Le trigger n’est pas bien mis : il faut le mettre sur le signal sinon il ne sait pas où
48
Comment faire des exercices avec des diodes ?
On fait des disjonctions de cas sur tous les sens possibles du courant :
- supposer la diode passante : alors i > 0 et la diode est un fil (ou un générateur de tension US, en fonction de la caractéristique)
- supposer la diode bloquante : alors i < 0 et la diode est un interrupteur ouvert
49
Comment savoir dans quel sens mettre une diode sur une bread bord ?
Il y a un trait gris sur une extrémité qui correspond à la barre verticale de la représentation
50
Comment faire un circuit sur un bread bord ?
- On lie le générateur à la masse et à la bread bord (ça fait les deux fils qui partent de lui sur le schéma)
- Chaque intersection du schéma du circuit correspond à une ligne de la bread bord
- Dès qu’on composant est relié au fil du bas sur le schéma du circuit on le lie à la masse
Donc :
- Pour mettre deux dipôles en parallèle, on branche leurs pôles deux à deux sur les mêmes lignes de la bread bord
51
Dans quel cas est-ce compliqué de mesurer la tension au bornes d’un dipôle ?
Comment faire ?
Si, sur le schéma du circuit, le dipôle n’est pas relié au fil du bas (donc pas relié à la masse), car il faut brancher l’un des fils du générateur sur la masse.
Dans ce cas là on prend les deux tensions Masse—Pôle 1 et Masse—Pôle 2 et on les soustrait grâce au module maths
52
Représenter Uc et Ut en justifiant
53
Exprimer r1, r2 et r3 en fonction de R1, R2 et R3
54
Pour une tension u0 fournie par le générateur indépendante du temps, prévoir l’état permanent de la tension un mesurée entre le point Pn et la masse
RP : tous les condensateurs sont des interrupteurs ouverts, on a donc un = u0 - n.R.i0 = u0, car i0 = 0 comme tout est ouvert
55
On alimente par une tension u0 indépendante du temps et on cour-circuite le dernier condensateur en reliant Pn à la masse. Exprimer up, avec p ≤ n.
En RP, tous les condensateurs sont des circuits ouverts. On a donc up = u0 - p.R.i0 et 0 = un = u0 - n.R.i0.
Alors, up = u0.(1 - p/n)
56
Comment régler un goniomètre ?
1. Le système pour observer :
- tourner le premier truc, celui juste devant l’oeil, jusqu’à voir net le réticule
- autocollimation : allumer la lampe, coller un miroir et ajuster la longueur de la lunette jusqu’à voir nets le réticule et son image (on règle l’afocalité du système)
- on voit ainsi net ce qui vient de l’infini, il faut maintenant émettre depuis l’infini :
2. Le système pour observer :
- régler l’horizontalité des deux lunettes
- régler la longueur du système pour observer la fente depuis l’infini
3. Le plateau :
- régler éventuellement l’horizontalité du plateau
57
Comment régler l’horizontalité du plateau d’un goniomètre ?
- allumer la lampe sur le système observateur
On a trois molettes : on en prends une comme référence et on alterne entre les deux autres pour faire :
- réflexion normale sur une face du prime (au-dessus de la molette à régler)
- superposer le réticule et son image
Jusqu’à ce que le réticule et son image soient très bien superposés
58
Quelles sont les quatre choses auxquelles il faut faire attention en élec, selon les rapports du jury ?
- fermer les circuits
- utiliser des fils noirs pour la masse
- bien relier l’oscilloscope à la masse
- bien relier le générateur à la masse
59
Que mettre sur le compte-rendu pour chaque expérience ?
Il ne faut pas le bâcler :
- quel montage ?
- quelles valeurs précises pour les différents paramètres ?
- quelles mesures ? (à faire plusieurs fois)
- pourquoi ?
- comment ?
- quels résultats ?
- commentaires (incertitudes + analyse + ordre de grandeur)
Tout ça propre et très détaillé
60
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on dessine une figure sur le compte-rendu ?
- lui joindre le tableau des valeurs
- la légender
- la titrer
- mettre les unités
- mettre les échelles
- l’expliquer
61
Quel est l’ordre de grandeur des angles jusqu’aux quels marchent l’approximation des petits angles ?
≈ 30°
62
Comment mesurer le coefficient de frottement statique ?
Mettre un truc sur un plan incliné et regarder à partir de quelle inclinaison il tombe (on montre le lien par le RFD)
63
Comment mesurer le coefficient de frottement dynamique ?
Faire un pendule (disque plan) sur une plaque inclinée. Alors, on mesure la période/le nombre d’oscillations ou quoi que ce soit et on trouve.
64
Quelles sont les méthodes pour mesurer un déphasage ?
- méthode XY
- 2π.Δt/T
65
Quelles sont les deux méthodes pour mesurer la résistance interne de l’oscilloscope ?
- méthode de la demi-tension
- ajouter un condensateur pour faire un circuit RC, et mesurer τ
66
Quelles sont les deux méthodes pour mesurer le τ d’un RC ?
- Envoyer un courant continu (DC) et regarder la tension diminuer peut à peut quand on arrête d’envoyer
- Envoyer un créneau et faire des charges et décharges
Mesurer le temps qu’il faut pour que la tension passe à 37% de la tension initiale (donc se soit déchargée de 63%), c’est τ
67
Comment mesurer d’un coup la résistance et la capacité interne d’un oscilloscope ?
- On utilise un DC au début pour ne pas avoir d’influence de C0 (en continu les condensateurs ne jouent pas)
- On utilise une sinusoïde lorsqu’on veut faire jouer C0
68
Quel est l’ordre de grandeur de la résistance d’entrée d’un oscilloscope ?
1MΩ
69
Comment mesurer le doublet du sodium avec un Michelson en lame d’air ?
70
Qu’appelle-t-on le redressement mono-alternance ?
Tracer le circuit qui permet de le faire, ainsi que la sortie si on envoie un signal e(t) sinusoïdal.
Justif
Ça permet de ne garder que les tensions positives
71
Qu’est-ce que le détecteur de crête idéal ?
Tracer
72
Qu’est-ce que le détecteur de crête non ideal ?
Tracer
Pour justifier on dit que c’est la même chose que l’idéal + décharge du condensateur dans la résistance lorsque la diode est bloquante (circuit RC isolé)
73
Tracer le montage déphaseur pur à ALI, donner puis montrer sa fonction de transfert
74
Tracer le montage soustracteur à ALI, donner puis montrer sa fonction de transfert
75
Comment raisonner si on étudie un ALI saturé ?
76
Si on veut mesurer un τ, comment choisir la fréquence et les composants ?
- il faut que τ soit de l’ordre de 10-6s
- il faut qu’une demi-période valle à peu près 10τ pour pouvoir observer bien
- donc f ≈ 1/(20.τ)
77
À quoi faut-il faire attention sur les schémas électriques qu’on rend ?
En remplaçant … par :
- CH1
- CH2
- masse oscillo
+ préciser la forme du signal du GBF, la fréquence et amplitude de l’onde émise
78
Quelle est la définition de la pulsation propre ?
C’est la pulsation qu’aurait le système s’il était un oscillateur harmonique (donc en négligeant l’amortissement)
79
À quoi faut-il faire attention avec la notion de pulsation propre ?
Elle n’est vraie que pour un système qui peut être un OH, donc pour un système d’ordre 2. Pour un système d’ordre 1, on ne parle jamais de pulsation propre ! On parle de pulsation de coupure.
80
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on trace un diagramme de Bode ?
Il ne faut jamais en tracer un sans évaluer H et φ en ω/ω0 = 1 pour savoir ce qu’on a sur le diagramme réel
81
Si on doit trouver les composants d’une boite noire, quelle est la première chose à faire ?
Il faut afficher l’entrée et la sortie (on utilise un T pour relier : directement le générateur à l’oscilloscope et le générateur au circuit) puis balayer le spectre de fréquence pour voir comment varient les amplitudes, le déphasage de la sortie par rapport à l’entrée, la présence d’une résonance etc…
82
Comment déterminer les fréquences auxquelles on va mesurer pour reconstituer un diagramme de Bode ?
- regarder ce que doit valoir Φ à f0 (en fonction du filtre)
- balayer en fréquence autour de f0 pour voir où Φ prend cette valeur : c’est le vrai f0 du circuit
- en fonction du f0 déterminé, choisir les points essentiels (pulsation de coupure pour un ordre 1, pulsation propre et pulsation de résonance et pulsations de coupure pour un ordre 2)
- choisir 2 points à basse fréquence et 2 à haute
- s’il y a une résonance : prendre 5 points autour
Attention à raisonner toujours en f (lorsqu’on cherche un ω on passe de f à ω à la fin) pour ne pas se tromper dans ce qu’on rentre dans le générateur
83
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on choisit les composants pour avoir un Q observable ?
- il vaut mieux mesurer la tension aux bornes d’un condensateur que d’une bobine, ça marche mieux
- il faut prendre Q vers 20
- il faut faire attention à garder un temps 2.π/ω0 raisonnable (de l’ordre de 10-6s)
84
Comment mesurer un Q ?
- attention : regarder le nombre d’oscillation permet seulement d’avoir un ordre de grandeur mais on ne peut pas rendre ça
- il faut faire :
85
Quelle est la première chose à faire en arrivant en TP de physique ?
Parcourir rapidement le sujet et son titre pour s’en imprégner et savoir de quoi il parle
(Puis régler l’oscilloscope en elec)
86
Si on fait une mesure mais qu’on n’arrive pas à l’analyser ou à la comprendre, comment faire ?
On doit quand même en rendre compte
87
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on donne une mesure ?
- si c’est un graphe, il faut le titrer, le légender, mettre les unités, l’échelle et l’expliquer (et il ne faut pas faire de ratures…)
- il faut expliquer comment on l’a faite (si on n’a pas mis de protocole)
- il faut faire des incertitudes et surtout faire attention au nombre de chiffres significatifs, pour qu’il soit en accord avec l’incertitude
- il faut l’analyser si on y arrive
- il faut chercher à commenter l’ordre de grandeur
88
À quoi faut-il faire attention si on répond par un graphe ?
Il faut aussi mettre le tableau des mesures, car on nous demande les valeurs précises
89
Peut-on demander des informations sur le matériel du type : où est le triger ? Où est la calibration temporelle ? Comment passer en mode XY ? Etc… ?
Oui ! On n’est pas censé connaitre le matériel précis
90
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on fait une mesure au multimètre ?
Il faut toujours mettre l’oscilloscope en parallèle du dipôle sur lequel on fait la mesure, pour contrôler que le signal ne se déforme pas, et le dire sur le compte rendu.
(Car l’oscilloscope permet d’observer en temps réel alors que le multimètre mesure une valeur moyenne ou efficace)
91
92
Que faut-il faire si on a un équipement dont on n’a pas l’habitude ?
Il faut analyser sa façade et les différentes fonctions qu’il propose. Généralement il permet de faire certains mesures plus rapidement et de gagner beaucoup de temps.
Il faut penser à utiliser le multimètre !
93
Quelle est l’origine d’un bruit à 50Hz ?
Il vient du réseau électrique (courant alternatif à 50Hz) et se propage dans notre circuit par couplage électromagnétique.
94
Si on a quelques signaux en plus, très brouillés, sur l’oscilloscope, comment faire ?
Il faut faire le trigger sur un endroit où on n’a que le signal d’intérêt
95
Si on veut réaliser une analyse fréquentielle, quel type de signal envoyer ?
Une sinusoïde ! Justement : elle n’a qu’une seule fréquence
96
Si on observe une saturation à l’oscillo, comment faire ?
Il faut diminuer l’amplitude du signal envoyé
97
À quoi faut-il faire attention avec les considérations théoriques ?
Elles ne sont pas du tout le but du TP, il ne faut pas passer trop de temps dessus et il faut en faire le moins possible, surtout pour les questions de manipulation
98
Si, en optique, on n’a pas exactement les mêmes modèles que ceux sur lesquels on s’est entraîné, comment faire ?
Toujours demander à l’examinateur comment tel truc fonctionne, parce qu’on gagne du temps et on évite de le détériorer
99
Quelles questions faut-il se poser une fois qu’on a fini un montage en optique ?
Est-ce que tous les éléments sont bien :
- à la même hauteur
- centrés
- perpendiculaires à l’axe optique
?
Et aussi, regarder, à l'aide d'un morceau de papier blanc, la qualité du faisceau après chaque élément pour vérifier que l’intensité lumineuse est toujours bonne.
100
Comment analyser spécifiquement une série de mesure ?
Il est souvent utile de faire un graphe et une régression linéaire
101
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on donne une valeur (à l’écrit comme à l’oral)
Il faut toujours réfléchir à son ordre de grandeur avant, pour voir si ce n’est pas aberrant
102
À quoi faut-il faire attention par rapport au sujet ?
Il faut vraiment bien le lire
103
Qu’est-ce qu’un cable coaxial, en termes de circuit électronique ?
Le cable coaxial comporte 2 fils (l’âme et la gaine) : il est une sorte de circuit à lui tout seul. C’est pour ça par exemple qu’il y a deux fils qui en sortent lorsqu’on branche le générateur ou l’oscilloscope au circuit.
(Du coup le courant circule en sens opposé dans le deux fils)
Le fil de la gaine est la masse (le fil noir qui sort).
104
Que se passe-t-il en fait lorsqu’on relie le générateur et l’oscilloscope avec un cable coaxial ?
On crée en fait un circuit fermé indépendant
105
Quel est l’intérêt d’un cable coaxial ? Pourquoi n’utilise-t-on pas juste deux fils ?
Si on met deux fils à côté, parcourus par un courant électrique, il va y avoir un couplage électromagnétique et donc des courants i induits qui risquent de tout fausser. On utilise alors un cable coaxial, car avec sa forme cylindrique, avec l’ame et la gaine parcourues par un même courant i mais de sens opposés, on a un champ électromagnétique nul à l’extérieur (d’après le théorème d’Ampère et en regardant à l’infini). On évite ainsi tous les problèmes de couplage
106
À quoi faut-il faire attention si on utilise un générateur dans un protocole ?
Il faut absolument réfléchir à et indiquer la fréquence d’utilisation et le type de signal qu’on veut envoyer
107
Si on n’y arrive pas en TP quel est le plus important ?
Montrer qu’on a essayé des trucs, expliquer ce qu’on attendait, comment on a réagit etc…
108
Si on a l’impression qu’un truc qu’on est censé faire ne va pas marcher, que faire ?
Il faut le faire quand même !
Le but n’est pas de prédire puis d’observer que ça ne marche pas, mais de faire avant et ensuite d’analyser
109
Comment mesurer la tension d’un cable coaxial ?
Il suffit de le brancher à l’oscilloscope… (mais on a alors une résistance de 1MΩ, qu’on peut considérer comme infinie, si on veut continuer le circuit il faut donc mettre un T et poursuivre)
110
Rappeler le montage amplificateur non inverseur et sa fonction de transfert
Quasi la même chose que l’inverseur sauf qu’on échange ue et la masse
111
Rappeler le montage sommateur et sa fonction de transfert
112
Rappeler le montage soustracteur et sa fonction de transfert
113
Comment mesurer la pulsation propre d’un circuit ?
- Calculer sa fonction de transfert et prédire le déphasage pour f = f0
- Balayer jusqu’à obtenir ce déphasage, on a donc f0
- En déduire ω0
114
Si on utilise des diagrammes de Bode, des gains ou des phases, à quoi faut-il penser ?
- demander s’il y a un calculateur de déphasage intégré à l’oscillo et si oui comment le régler
- penser à utiliser le multimètre pour avoir directement les gains en dB s’il le permet (après avoir pris la référence)
Ça fait gagner beaucoup de temps
115
Dans quels cas a-t-on résonance aux bornes de R, L ou C pour un circuit RLC ?
À quoi faut-il faire attention ?
Attention : on a toujours ω0² = 1/LC, c’est la fréquence de résonance qui est différente de la fréquence propre
116
Expliquer pourquoi, aux basses fréquences, on n’a pas forcément besoin de mettre un suiveur entre deux cellules RC pour multiplier leurs fonctions de transfert
117
Qu’appelle-t-on un système commandé par l’entrée ?
Qu’appelle-t-on la fonction de transfert ?
Que peut-on en dire si on a plusieurs systèmes d’affilée ?
118
Quels sont les différents types de signaux qu’on est susceptible d’envoyer ?
Sinusoïdes, crénaux, impulsions, et parfois triangles
119
Rappeler les deux différentes modélisations d’un générateur
120
Qu’appelle-t-on l’impéfance d’entrée, de quoi dépend-elle ?
(Charge = ce qu’on observe, l’utilisation, Zu)
121
Rappeler les deux différentes modélisations d’un dipôle
122
Quel est l’intérêt du concept de résistance d’entrée ?
123
À quoi faut-il faire attention si on visualise un créneau ?
Il faut toujours le faire en DC
124
Pourquoi le couplage AC risque-t-il de déformer le signal ?
Il est fait pour filtrer la composante continue des signaux où elle est trop grande : il impose un filtre passe-bas au signal avant de l’afficher.
Si certaines harmoniques sont trop basses en fréquences, elles risquent aussi d’en subir l’effet et donc le signal sera déformé.
125
Qu’appelle-t-on le rapport cyclique d’une impulsion ?
C’est le pourcentage de temps où elle est non nul, il caractérise sa durée. Par exemple, pour un rapport cyclique de 10%, l’impulsion va rester 10% du temps à sa valeur puis prendre l’amplitude nulle pendant 90%. Ensuite elle recommence.
126
Pour le TP sur le cable coaxial, à quoi est branché le générateur ?
- au cable coaxial forcément
- à l’oscilloscope pour visualiser ce qu’on envoie
(On utilise un T)
127
Que se passe-t-il dans le TP du cable coaxial ? Comment le voit-on à l’écran ?
L’onde de courant se propage dans le cable coaxial, arrive jusqu’à une résistance au bout, est partiellement réfléchie et revient au début.
Alors, sur l’oscilloscope, on observe deux crêtes : celle qu’on envoie et la deuxième (issue de la réflexion), décalée à cause du temps de trajet et atténue car de l’amplitude a été perdue dans l’onde transmise.
(Pour vérifier, on a juste à débrancher le cable coaxial : la première crête reste et la deuxième disparait)
128
Dans le TP sur le cable coaxial, quelle information donne l’amplitude de la réflexion ?
Elle donne directement r (le coefficient de réflexion en amplitude) car on ne considère pas une onde sinusoïdale ! Donc les ondes ne se superposent jamais (comme on le voit d’ailleurs sur l’oscilloscope : les deux crêtes sont nettement séparées) et donc l’amplitude de la deuxième crête est juste celle de l’onde réfléchie, alors que celle de la première crête est juste celle de l’onde incidente. En faisant le rapport des deux on a donc directement r (et donc Zc surtout) !
129
Comment mesurer le Zc d’un cable coaxial ?
1. On fait le branchement :
- on utilise un T pour relier le générateur à la fois à l’oscilloscope et au cable coaxial
- on branche en bout de cable coaxial une résistance (donc sur l’âme et qui prend sa masse sur la gaine)
- on envoie une impulsion
- on observe ainsi l’impulsion incidente et celle réfléchie
- on règle le rapport cyclique pour que l’incidente et la retour ne se superposent pas (il faut penser à augmenter la fréquence pour diminuer la période et donc avoir une impulsion plus étroite pour un rapport cyclique donné)
- tant qu’on ne voit pas d’onde retour c’est que les impulsions ne sont pas assez étroites
2. On exprime théoriquement r en fonction de Zc
- ce n’est mas très dur, on utilise juste la continuité de u et i
3. On essaye d’annuler l’onde réfléchie
- cela correspond au cas R = Zc d’après le calcul
- on aura forcément quelques trucs qui bidouillent mais c’est parce que les cables pour brancher à la résistance etc on eux aussi une petite résistance
- on cherche au moins à avoir les coefficients parasistes positifs et négatifs
On trouve ainsi Zc = 50Ω
130
Faut-il recopier les schémas de l’énoncé sur le compte-rendu ?
Non
131
Comment faire le truc avec les boites de résistance ?
On branche toujours notre circuit au bout correspondant à la plus grosse résistance possible et après on ajuste pour avoir précisément celle qu’on veut
132
Comment vérifier expérimentalement la formule de r en fonction de Zc dans un cable coaxial ?
- vérifier que r ≈ 0 (au moins les coefficients parasites positifs et négatifs sont comparables) pour R = Zc
- vérifier que r < 0 pour R < Zc
- vérifier que r ≈ -1 pour R = 0
- vérifier que r ≈ 1 pour R → +∞
133
Comment déterminer la vitesse du courant dans un cable coaxial ?
On mesure le Δt en l’onde incidente et l’onde réfléchie et on connait L la longueur du cable coaxial.
On doit trouver quelque chose de l’ordre de 2.108m.s-1
134
Comment mesurer l’inductance linéique Λ et la capacité linéique Γ d’un cable coaxial ?
- on montre la relation entre c, Λ et Γ (en modélisant le cable par une cellule LC entre x et x+dx, avec L = Λ.dx et C = Γ.dx, on fait une loi des noeuds, une loi des mailles et on utilise le théorème de Schwarz. On montre ainsi l’équation de D’Alembert et donc la relation voulue pour une OPPH et on généralise)
- on montre la relation entre Zc, Γ et Λ (on la montre pour une OPPH en disant que u = Zc.i, on réinjecte dans une loi des mailles ou loi des noeuds, avec k = ω/c d’après l’équation de D’Alembert et on utilise l’expression précédente de c)
- on fait les deux méthodes pour mesurer Zc (50Ω) et c (2.108m.s-1)
- on a donc deux équations (les expressions de c et Zc) et deux inconnues (Λ et Γ)
- on isole Λ et Γ et c’est bon
135
Pourquoi l’amplitude de l’onde incidente est-elle divisée par deux lorsqu’on branche le cable coaxial ?
Car l’impédance du cable coaxial est de 50Ω et la résistance d’entrée du générateur aussi, donc on fait un pont diviseur de tension par 2 (cf. quand on met une résistance de 50Ω dans un circuit)
136
Que veut dire « le cable coaxial a une impédance de 50Ω » ?
Il est « vu de l’entrée » comme une résistance de 50Ω
137
Pourquoi l’onde retour est-elle légèrement déformée par le cable coaxial ?
Car elle n’est pas sinusoïdale, il faut donc la modéliser par un paquet d’ondes et la déformation est alors due à la dispersion
138
Pour le cable coaxial, pourquoi n’a-t-on pas exactement r = -1 quand R = 0 et r = 1 quand R → +∞ ?
- à cause des résistances des autres cables pour R = 0
- à cause de l’absorption dans les deux cas
139
Qu’est-ce que ça veut dire si R = Zc et que r = 0 ?
C’est comme si, vu de l’entrée, le cable était infini
140
Qu’appelle-t-on l’amplitude crête à crête ?
C’est l’amplitude entre un bout et l’autre : le double de l’amplitude
141
Comment mesurer précisément le passage en phase ou en opposition de deux signaux ?
On passe en mode XY :
- Phase : droite croissante
- Opposition de phase : droite décroissante
142
À quoi faut-il faire attention si on utilise un multimètre en ohm-mètre ?
Il faut le faire sorti du reste du circuit !
Si on utilise un multimètre en ohmmetre, il envoie un petit courant dans la résistance pour mesurer la petite tension et en déduire la valeur de la résistance. Si la résistance est toujours connectée au circuit, elle recevra déjà un courant et sa tension ne sera pas la bonne.
143
Que mesure le multimètre en voltmètre ?
- en mode AC : la valeur efficace des composantes variables
- en mode DC : la valeur moyenne du signal
- en mode AC + DC : la valeur efficace du signal complet
On ne peut pas mesurer une amplitude de tension avec un multimètre !
144
Comment déterminer une longueur d’onde grâce à un réseau ?
En comparant les mesures d’angles correspondants à deux ordres différents.
(Si on connait déjà la longueur d’onde, on peut faire la même chose pour déterminer le pas du réseau)
145
Comment déterminer si une lentille est convergente ou divergente sans la toucher ?
Regarder si elle grossit (convergente) ou rétrécit (divergente) lorsqu’on la place proche d’un objet
146
Quelle est la première chose à faire en focométrie ?
Mettre la lentille devant la lampe (à la main) et l’éloigner jusqu’à ce qu’on voit son image nette sur le mur : on a un ordre de grandeur de la focale (distance lentille-lumière)
147
Pourquoi l’autocollimation est-elle très imprécise ?
- on ne sait pas s’il faut regarder par rapport au centre de la lentille, son bord etc… (en vrai ce n’est pas juste un trait)
- on ne sait pas forcément où exactement est la lentille
148
Si on a une formule dégueu et qu’on doit faire les incertitudes à partir de ça, comment faire ?
On les fait « à la calculette » : on regarde la valeur minimale qu’on peut obtenir en prenant les valeurs extrêmes (on connait les incertitudes sur les valeurs individuelles dans tous les cas) et la maximum qu’on peut obtenir. En soustrayant les deux on obtient 2.Δ (le demi-intervalle) et en divisant Δ par √(3), on obtient l’incertitude finale. Il ne faut pas oublier de multiplier par 2 à la fin !
La valeur autour de laquelle est cette incertitude est la moyenne de la valeur maximale et de la valeur minimale.
149
Faut-il prendre l’initiative de faire des incertitudes ou est-ce indiqué ?
Il faut en prendre l’initiative, dès que c’est nécessaire
150
Comment faire les incertitudes sur la méthode de Bessel ?
On peut placer l’écran où on veut au-delà de 4.f’, on fait donc 7 ou 8 mesures et on fait une régression linéaire.
151
À quoi faut-il faire attention lorsqu’on fait une régression linéaire ?
Il ne faut faire aucun calcul ! Juste rentrer nos valeurs et écrire dans les listes la formule avec les listes, pour que la calculette le fasse directement pour toutes les valeurs.
152
Quelle est la dernière chose à faire avec les incertitudes ?
Il faut tout multiplier par 2 à la fin, pour passer d’un intervalle de confiance de 67% à 95%
153
Comment faire les incertitudes avec la méthode de Silbermann ?
- on regarde la première position de l’écran où il existe une position nette : on à 4.f’min
- on regarde la dernière position où on n’a pas de brouillage entre deux positions nettes (donc une seule plage de positions nettes) : on a 4.f’max
À partir de ça, c’est comme la méthode « à la calculatrice »
154
Quels sont les deux types d’incertitudes ?
Lesquelles sont décrites par notre calcul d’incertitude ?
- les incertitudes aléatoires (celles qui changent à chaque mesure, sont imprévisibles)
- les incertitudes systématiques (celles qu’on fait à chaque mesure de la même façon)
Ce sont les incertitudes aléatoires qui sont décrite, ce qui assure la précision si on réduit cette incertitude, mais pas les incertitudes systématiques car on les fait à chaque fois : elles risquent juste de fausser la moyenne. On a donc un résultat précis mais pas forcément exact.
155
Si on doit déterminer une modélisation et qu’on prédit que ça va être en 1/x par exemple, comment vérifier ?
On fait une régression linéaire, mais pas en fonction de 1/x. On suppose plutôt que c’est x^α et on prend le log. Comme ça on trouve la valeur précise de α si ce n’est pas exactement -1
156
Que faire si on nous demande de mesurer un grandissement ?
- on mesure la taille de l’objet et la taille de l’image
- on vérifie que le grandissement théorique est validé (on connait f’)
157
Comment mesurer un grossissement ?
- on mesure la taille maximale et la distance à la lentille, pour l’objet et pour l’image
- on en déduit α pour chacun avec un tan
158
Qu’est-ce qui joue sur les effets de diffraction et qu’est-ce qui joue sur les effets d’interférence ?
Quel est l’effet sur l’intensité lumineuse ?
- diffraction : largeur des fentes
- interférences : espacement des fentes
Et puisque la largeur est très petite devant l’espacement : largeur = diffraction = enveloppe et espacement = interférences = oscillations interne
159
Comment mesurer un angle sur le goniomètre ?
- demander si le goniomètre est bien réglé pour avoir 0° pile en face de l’émission
- sinon se mettre pile en face et prendre la valeur qu’on y mesure comme référence : on devra la soustraire à toutes les autres
160
Comment mesurer une longueur d’onde au goniomètre ?
Une fois qu’on a mesuré Dm pour toutes les longueurs d’ondes de valeurs connues de la lampe à sodium, on connait les coefficients α et β de la loi de Cauchy. On a aussi déjà mesuré l’indice du prisme. On a donc juste à mesurer Dm, en déduire n(λ) et en déduire λ
161
Comment faire le Michelson si on n’a pas de laser ?
On utilise une lampe à vapeur de sodium, avec un diaphragme et un filtre monochromatique
162
Pourquoi observe-t-on une figure entrecoupé même avec juste de la diffraction sans interférence ?
Car la diffraction c’est comme des interférences d’une onde avec elle-même
163
À quoi faut-il faire attention si on mesure l’interfrange des interférences ?
Il faut prendre un grand D (distance fentes-écran) pour avoir des interfranges plus visibles et moins d’incertitude
164
Qu’est-ce qui ne va pas dans la phrase « on observe bien … » ?
Corriger
Ce n’est pas de la théorie qu’on vérifie ! Il vaut mieux dire « on observe …, ce qu’on aurait pu prévoir par la théorie »
165
Qu’est-ce qu’un z-score ?
Comment le calculer ?
Comment l’interpréter ?
Permet d’évaluer la cohérence d’une mesure en particulier
Pour le calculer ;
- calculer la moyenne (somme/N)
- calculer l’écart-type (√((somme écarts à la moyenne)²/N)
- appliquer la formule
Pour l’interpréter :
- s’il vaut 0 : la valeur est exactement égale à la moyenne
- le signe indique s’il est au-dessus ou en-dessous de la moyenne
- |Z| < 2 : valeur cohérente
- |Z| > 2 : valeur atypique, il y a peut être eu un problème dans son obtention
166
Comment répondre si on nous demande si une valeur est compatible ?
Faire un calcul de z-score et regarder s’il est plus grand ou petit que 2 en valeur absolue
167
Y a-t-il une incertitude sur l’amplitude du signal émis, lorsque celle-ci intervient dans la grandeur finale ?
Oui !
