Simulation en électricité (logiciel "crocodile clips")

Réaliser le circuit ci-contre, d'abord sans court-circuit. Lancer l'animation.

L'animation étant désactivée, ajouter le fil provoquant le court-circuit de la résistance, puis lancer l'animation.

court_ci.gif (1664 octets)

1) Expliquer ce qui s'est passé.

2) Quel est l'effet d'un court-circuit de la lampe?

II Choix d'une résistance
On a choisi une résistance de 47 Ω pour l'expérience ci-contre: Elle peut consommer une puissance maximale de 0,25W, 0,5W 1W ou 2W selon le modèle choisi. 1) Quelle(s) résistance(s) peu(ven)t convenir pour ce montage?	Après calcul, simuler le circuit ci-dessus et conclure quant à la validité des calculs. La résistance est une résistance supportant 2W.	Connaissance utile: La puissance consommée par une résistance est donnée par la formule:
	2) Changer la tension du générateur (12 V). Que se passe-t-il? Vérifier par le calcul.

III Protection d'une diode électroluminescente

Avant tout désactiver l’animation:
Affichage Animation (non coché)

A) Montage
Simuler le montage ci-dessous.

Protection d'une DEL

Cliquer sur le générateur pour choisir sa tension (6V).

B) Calcul
Déterminer par le calcul la valeur de la résistance de protection, sachant que la diode électroluminescente doit fonctionner avec une intensité de 20 mA. La tension entre ses bornes vaut 1,9 V (DEL rouge) lorsqu’elle est alimentée.

Cliquer sur la valeur de la résistance pour modifier cette valeur.

Rappel sur la DEL: Que peut-on dire de la tension aux bornes de la diode électroluminescente lorsqu'elle est parcourue par un courant?

I = f (Uab)

C) Animation
Déplacer le curseur de la souris le long du circuit pour voir l’affichage de l’intensité et de la tension par rapport à la masse (par défaut, c’est la borne M du générateur).

1) Demander l’affichage de l’animation et agir sur l’interrupteur pour simuler le passage du courant.

2) Noter sur votre schéma les valeurs des potentiels V_M, V_A, et V_B ainsi que le sens et l’intensité du courant.

3) Conclure.

D) Utilisation de l’aide
1) Regarder dans l’aide les caractéristiques de la diode électroluminescente rouge :

Cliquer sur " ? " dans le menu, puis " sommaire ", puis " rechercher " …

Noter ces caractéristiques.

2) Refaire les calculs avec la plus petite intensité qui permet à la DEL de briller au maximum.

3) Modifier la résistance et vérifier à l’aide du curseur les résultats

E) Exercice en courant alternatif
Attention, la diode électroluminescente ne supporte pas plus de 5V quand elle est montée en inverse.

1) Choisir un générateur de tension alternative de fréquence 1Hz. Simuler le montage de la figure 1.
Expliquer vos observations.
Augmenter la fréquence et conclure.

2) Faire de même à partir de la figure 2.

DEL et tension alternative

DEL en parallèle

IV La simulation d’oscillographe

Choisir un GBF (générateur de signaux).
Placer une sonde (on trouve la sonde dans le menu général) à l’une de ses bornes.
Elle représente un fil de l’oscillographe.
La masse de l’oscillographe est supposée reliée à la borne " moins " du générateur.

Mesure à l'oscillographe

Pour faire apparaître un écran d’oscillographe, cliquer sur l'icône .

Comme sur un oscillographe, il faut régler:
- en abscisse, le temps par division,
- en ordonnée, les valeurs minimale et maximale de la tension.(calculs ci-dessous)
On peut agrandir l'oscillogramme en amenant le curseur sur la ligne séparant les deux zones de l'écran. .
Cliquer et glisser pour remonter ce trait.
Pour voir les variations de la tension, lancer l’animation.

Calculer la période de la tension alternative.
Cliquer sur les axes ou la légende du graphe et modifier les valeurs pour observer environ deux périodes de la tension. Modifier les valeurs maximale et minimale pour observer la totalité de la courbe.

Quelle sensibilité en ms/div qui permet d’avoir un balayage stable ?

Modifier légèrement cette sensibilité. Que se passe-t-il ?
Se placer dans le cas où le graphe n’est pas stable.

oscillog.gif (5383 octets)

Choisir l’option " Pause automatique ", qui permet d’arrêter la simulation en fin de graphe. Réaliser plusieurs acquisitions successives en cliquant à côté du schéma.

Cette simulation est l’équivalent d’un oscillographe à mémoire.

V Fréquence d’échantillonnage
Fréquence d’échantillonnage : c’est le nombre de mesures par seconde. Par conséquent, la fréquence d'échantillonnage est obtenue en dénombrant le nombre de points obtenus pour une durée de 1 s.	Si n est le nombre total de mesures et Dt la durée de l’expérience en secondes: La fréquence d'échantillonnage s'exprime en Hertz.

64 mesures: Calculer la fréquence d'échantillonnage.	32 mesures: Même question.		16 mesures: Même question.
Que se passe-t-il si la fréquence d'échantillonnage est trop faible?		Nous en verrons les conséquences pour les acquisitions de mesures à l'aide de l'ordinateur.

VI Aide: les barres de composants
Cette barre de menu donne accès aux différentes catégories de composants.
Barre d'icônes des appareils de mesures		Le crocodile est un outil manipulable avec la souris. Il permet de supprimer un composant.

I Conséquence d'un court-circuit	II Choix d'une résistance
III Protection d'une diode électroluminescente	IV La simulation d'oscillographe
V Fréquence d’échantillonnage	VI Aide: les barres de composants