Montage 1 - Réfraction Montage 2 – Prisme et réseau Montage 3

Montage 1 - Réfraction
I) Introduction
II) Les lois de la réfraction
1) La première loi de Descartes
2) La deuxième loi de Descartes
III) Influence de l’indice des milieux
IV) Applications
1) Les mirages
2) Les lentilles
3) Les fibres optiques
4) Le prisme
5) Le réfractomètre
Montage 2 – Prisme et réseau
I) Introduction
II) Le prisme
1) Les paramètres du prisme (A et n)
2) Les propriétés du prisme
a) Le minimum de déviation Dm
b) La dispersion de la lumière blanche
III) Le réseau
1) La décomposition de la lumière blanche
2) Détermination du pas du réseau a
3) Application : détermination de la longueur d’onde de la raie du sodium (lampe Hg)
Montage 3 – Lentilles minces
I) Introduction
II) Caractéristiques des lentilles minces
1) Les LC et les LD (tableau magnétique : O, f’, etc.)
a) Expériences avec le laser
b) Expériences en lumière blanche
2) Quelques défauts de lentilles minces
a) Aberrations géométriques (caustique et coma)
b) Aberrations chromatiques
3) Conditions d’utilisation des LM
III) Applications
1) Correction des défauts de l’œil (œil réduit)
2) Focométrie (Autocollimation ou Bessel)
3) La lunette astronomique afocale
Montage 4 – Instrument d’optique
I) Introduction
II) Description
III) Réalisation d’une lunette afocale
1) Objet à l’infini
2) Œil fictif
IV)Mesure du grossissement
1) Avec les distances focales
2) Avec la taille objet/image
3) Avec le diamètre du cercle oculaire
V) Collecteur de lumière (ohmètre + photorésistance)
VI) Influence des diaphragmes
Montage 5 – Interférences lumineuses
I) Introduction
II) Mise en évidence : interférences à 2 ondes, les fentes d’Young (division front d’onde)
III) Influences de certains paramètres sur l’interfrange (viseur ou lentille de projection)
1) Influence de D (fente/écran)
2) Influence de a (interfente)
3) Influence de lambda
4) Détermination du pas du réseau
IV) Notion de cohérence
1) Cohérence temporelle (source laser et source de lumière blanche)
2) Cohérence spatiale (largeur de la fente simple)
V) Interférences à n ondes : le réseau
1) Décomposition de la lumière blanche
2) Détermination du pas du réseau
Montage 6 - Acoustique
I) Introduction
II) Caractéristiques du son
1) Origine du son
2) Nature du son
(pompe à vide + réveil)
3) Mesure de fréquence (oscillo + fréquencemètre)
4) Applications
a) Recherche de l’unisson (accord des instruments)
b) Mesure de la célérité d’un son (k période, 2 récepteurs US)
III) Etude des ondes ultrasonores
1) Directivité
2) Réflexion (principe du sonar)
3) Diffraction
IV) Propriétés des sons
1) Intensité sonore (sonomètre, A’=2A, L’=L + 6dB)
2) Hauteur d’un son (influence de f)
3) Timbre d’un son (2 ou 3 sources + micro)
Montage 7 – Montage intégrateur et dérivateur
I) Introduction
II) Montage intégrateur
1) Principe
2) Limitations et corrections
3) Diagramme de Bode
III) Montage dérivateur
1) Principe
2) Limitations et corrections
3) Diagramme de Bode
Montage 8 – Modulation d’amplitude
I) Introduction
II) Modulation d’amplitude à porteuse conservée
1) Détermination du taux de modulation
2) Surmodulation
3) Analyse spectrale
III) Démodulation
1) Détecteur d’enveloppe (diode + filtre RC parallèle passe-bas)
2) Filtrage (filtre passe-haut RC série)
Montage 9 – Mouvements rapides
I) Introduction
II) Stroboscopie
1) Persistance rétinienne
2) Mouvement d’un disque indexé en rotation
3) Fréquence de vibration d’un HP
4) Mouvement d’une corde vibrante
III) Chronophotographie : chute libre d’une bille dans l’air
1) Enregistrement par webcam
2) Analyse du mouvement
Montage 10 – Quantité de mouvement
I) Introduction
II) Conservation de la quantité de mouvement
1) Mouvement rectiligne uniforme
2) Choc élastique
III) Non conservation de la quantité de mouvement
1) Mouvement circulaire uniforme
2) Mouvement sur un plan incliné
Montage 11 – Transformateur monophasé
I) Introduction
II) Etablissement expérimental d’un modèle
1) Essai à vide : évaluation des pertes fers
2) Essai en court-circuit : évaluation des pertes cuivre
III) Mesure de puissance et rendement (multiplieur + résistance 10 ohms)
IV) Validation du modèle : essai en charge (utilisation nominale)
Montage 12 – Oscillateurs en mécanique (panneau Jeulin ?)
I) Introduction
II) Oscillateurs libres non amortis
1) Pendule
2) Ressort
III) Oscillateurs libres amortis : frottements fluide
1) Pendule ralenti par un aimant
2) Ressort à masse dans l’eau
IV) Oscillations forcées : phénomène de résonance
Montage 13 – Solide en rotation autour d’un axe fixe
I) Introduction
II) Etude en statique
1) Equilibre du solide (1, 2 et 3 forces)
2) Notion de moment de force
3) Vérification du théorème des moments
III) Etude cinématique
1) Mouvement d’un mobile en rotation
2) Détermination de la vitesse et de l’accélération
IV) Etude dynamique
1) Influence de m
2) Influence de v
3) Influence de r
Montage 14 – Conservation de l’énergie mécanique
I) Introduction
II) Variations de Ep et Ec nulles
1) Mouvement rectiligne uniforme d’un mobile
2) Etude énergétique
III) Variations de Ep et de Ec non nulles (2 maxis)
1) Oscillations libres non amortis (ressort)
2) Chute libre d’une bille
3) Mobile sur plan incliné
Montage 15 – Statique des fluides
I) Introduction
II) Notion de forces pressantes
1) Forces exercées sur une paroi
2) Forces exercées dans un fluide
III) Relation fondamentale de l’hydrostatique
1) Mesure de pression
2) Vérification de la RFH
3) Applications
a) Détermination de la densité d’un liquide (vérification avec éprouvette)
b) Les vases communicants
IV) La poussée d’Archimède
1) Mise en évidence
2) Vérification de la loi
3) Applications
a) Détermination de la masse volumique d’un corps flottant
b) Le ludion
Montage 16 – Mesure de puissances active et réactive
I) Introduction
II) Les appareils de mesure
1) L’oscilloscope numérique
2) Le wattmètre
3) Le multiplieur
III) Mesures de puissance active et réactive
1) Avec l’oscilloscope numérique
2) Avec le wattmètre (vérification Théorème de Boucherot)
a) Circuit RL
b) Circuit RLC série
c) Bobine ou moteur
Montage 17 – Champ magnétique
I) Introduction
II) Mise en évidence du champ magnétique (aimants + spectre)
III) Production d’un champ magnétique par un courant électrique
1) Expérience d’Oersted
2) Spectre magnétique d’un solénoïde
3) Application : l’électroaimant
IV) Mesure du champ magnétique dans les bobines de Helmholtz : sonde à effet Hall
V) Action d’un champ magnétique sur un circuit électrique
1) Rails de Laplace (Rhéostat 10A en continu)
2) Applications
a) La balance de Cotton
b) Principe du haut-parleur
c) Principe de l’alternateur
Montage 18 – Induction et autoinduction
I) Introduction
II) Phénomène d’induction
1) Expériences qualitatives (galvanomètre + bobine)
a) Influence de B
b) Influence de cos α
c) Influence de S : rail de Laplace
d) Influence de dt
2) Applications
a) L’alternateur
b) Le transformateur
III) Phénomène d’auto-induction
1) Expériences qualitatives
a) Retard à l’allumage
b) Energie emmagasinée par une bobine
2) Application : mesure de l’inductance d’une bobine (oscillo 5/8 et 3/8)
Montage 19 – Charge et décharge condensateur
I) Introduction
II) Charge et décharge d’un condensateur dans une R non inductive
1) Etude qualitative à l’oscilloscope (5/8 et 3/8)
2) Etude avec Cassy (suiveur avant Cassy, puis détermination de τ)
3) Utilisation de l’ohmmètre
III) Charge et décharge d’un condensateur dans une R inductive : circuit RLC série
1) Régime pseudo-périodique
2) Régime critique (détermination de Rc puis L et C)
3) Régime apériodique
Montage 20 – Mesure de capacité
I) Introduction
II) Méthodes directes
1) Le capacimètre
2) La méthode voltmètre ampèremètre
3) Méthode par comparaison
4) Pont de Sauty
III) Méthodes indirectes
1) Temps de charge
2) Résonance d’un circuit RLC série
IV) Comparaison des méthodes : bandes communes
Montage 21 – Mesure d’inductance
I) Introduction
II) Méthodes directes
1) L’inductancemètre
2) La méthode voltmètre-voltmètre
3) Méthode par comparaison
4) Pont de Maxwell
III) Méthodes indirectes
1) Mesure du temps de montée RL série
2) Résonance d’un circuit RLC série
Montage 22 – Oscillations forcées
en électricité à fréquence variable
I) Introduction
II) Etude du circuit RLC série
1) Observation à l’oscilloscope
2) Etude de la résonance avec Cassy
III) Etude du circuit LC parallèle
1) Résonance en tension
2) Antirésonance en intensité
3) Application : les filtres
Montage 23 – Bilan de puissance – Rendement
I) Introduction
II) Mesure de puissance
1) Avec un wattmètre
2) Avec un multiplieur
3) Avec Cassy
III) Bilan de puissance et rendement
1) Adaptation d’impédance
2) Bilan d’un montage amplificateur inverseur
Montage 24 – Notion de capteur
I) Introduction
II) La photodiode
1) Caractéristique intensité-tension
2) Mesure du courant inverse
3) Application : détection de lumière par alarme sonore
III) La photorésistance (LDR)
1) Caractéristique intensité-tension
2) Application : détecteur d’obscurité (allumage de réverbère)
IV) La thermistance
1) Caractéristique intensité-tension
2) Influence de la température sur R
3) Application : détecteur d’échauffement
Montage 25 – Amplificateur opérationnel
en régime linéaire
I) Introduction
II) Etude préliminaire
1) Caractéristique de transfert d’un AO
2) Gain en boucle ouverte
III) Montage amplificateur inverseur
IV) Montage suiveur
V) Montage sommateur de tension
Montage 26 – Distribution du courant et sécurité
I) Introduction
II) Transport et distribution du courant : nécessité du transport HT
1) Transport sous HT
2) Masse des appareils et Terre du secteur
3) Le tournevis testeur
III) Sécurité des personnes (défaut d’isolement)
1) Prise de Terre et masse des appareils
2) Principe du disjoncteur différentiel
3) Maquette didactique (danger du courant électrique)
IV) Protection des installations (surintensités)
1) Les fusibles ou coupe-circuits
2) Principe du disjoncteur magnétique (ou thermique)
Montage 27 – Echanges de chaleur
I) Introduction
II) Les différents modes de transfert de la chaleur
1) La conduction
2) La convection
3) Le transfert par rayonnement
a. Lampe sur thermomètre
b. Papier enflammé
III) Etude d’un changement d’état
1) Capacité en eau du calorimètre (200g + 50g tiède)
2) Chaleur latente de fusion de la glace (tarer le calorimètre)
IV) Dissolution de sels
1) Expériences qualitatives
2) Chaleur de dissolution de NH4Cl (10g dans 100g)
Montage 28 – Mouvement de chute
I) Introduction
II) Chronomètre à main (impossibilité de mesurer !)
III) Chronomètre Cassy (mesure du temps de chute)
IV) Capteurs chronocinétiques (mesure de la vitesse de chute)
V) Caméra (numérisation VirtualDub + chronophotographie)