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Constante de temps d'un circuit RC (micro:bit)

Utilisation d'une carte µ:bit pour mesurer la constante de temps d'un circuit RC série sans utilisation de plaque de branchement Analyse du code python par les élèves

  • Carte micro:bit (V1 ou V2)
  • Condensateur 0,47 `microF (valeur adaptable)
  • Conducteur ohmique 1 MΩ (valeur adaptable)
  • Fils de connexion

Attention, pour avoir des mesures "correctes", il faut que le choix de R et C conduisent à une constance tau = R.C au moins égale à 250 ms

  1. Titre : Constante de temps d'un circuit RC
  2. Description : Utilisation d'une carte `:bit pour mesurer la constante de temps d'un circuit RC série
  3. Discipline : Physique-Chimie
  4. Niveau : Lycée
  5. Support : BBC micro:bit
  6. Temps : appropriation du montage : 20   - séance en classe : 2h (partie avec le microcontrôleur 45 min)
  7. Eléments programme : Modèle du circuit RC série : charge d’un condensateur par une source idéale de tension, décharge d’un condensateur, temps caractéristique.

Branchements :
  • Relier la carte micro:bit au port USB de l'ordinateur
  • Réaliser le montage donné dans l'image ci-dessous avec R et C choisis 
  • Téléverser le programme


Manipulations :
  • Appuyer sur le bouton A de la carte ,
  • Court-circuiter le condensateur pour le décharger puis enlever le fil de court circuit,
  • Appuyer sur le bouton B de la carte (la mesure de tau s'affiche dans la console)


Remarques :
  • Si plusieurs mesures sont effectuées de suite, le programme les ajoute dans une liste et affiche au final la liste des valeurs obtenues ainsi que la moyenne des valeurs
  • Possibilité de faire modifier le programme aux élèves pour automatiser le calcul et l'affichage de l'incertitude type sur la série de mesures.


Difficultés rencontrées :
  • Les valeurs de tau obtenus conduisent à une valeur de C = tau /R légèrement inférieure à Cthéorique (Le décalage provient peut être de la précision avec laquelle est fournie Cthéorique, mais vient peut être aussi du programme qui "démarre" le chronomètre avec un léger retard et/ou l'arrète un peu trop tôt). Il serait sans doute pertinent de réaliser le montage avec des valeurs de R ou C plus grandes pour limiter cette erreur.
  • Il est normalement obligatoire de décharger le condensateur entre 2 mesures mais des valeurs aberrantes sont apparues dans la liste de mesure si on appuie 2 fois de suite sur le bouton B (???) 
    Si quelqu'un connait l'origine du problème merci de l'indiquer dans un commentaire (peut être une  subtilité entre "if button_a.was_pressed(): " et "if button_a.is_pressed():" ?)

Montage

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