et la période T. Calculer la fréquence f et les valeurs efficaces de la tension et de l intensité.

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1 ENSION SINUSOÏDALE CHAPIRE OBJECIFS Identifier une tension continue, une tension alternative Mesurer graphiquement la tension maximale et la période Calculer la fréquence f et les valeurs efficaces de la tension et de l intensité Activité Comment distinguer une tension alternative d une tension continue? I instruments OX 7 metrix Y A M Y B IME/DIV, ms VOLS/DIV Brancher les deux bornes de la sortie continue d un générateur 6 V à l entrée A (masse et voie) d un oscilloscope (doc ) (les réglages ont été effectués par le professeur) Quelle est la forme de la courbe obtenue à l écran? Brancher ensuite la sortie alternative 6 V du générateur à l oscilloscope + ~~ Doc Les réglages sont : a - la durée de balayage du temps : ms/div b - la sensibilité verticale : VOLS/DIV Quelle est la forme de la courbe obtenue à l écran? Dans quel cas la tension conserve-t-elle la même valeur? Retenir Une tension continue ne varie pas au cours du temps Une tension alternative prend des valeurs tantôt positives, tantôt négatives Une tension alternative est sinusoïdale si la courbe qui la représente est une sinusoïde Hachette Livre - CAP/Sciences Physiques - La photocopie non autorisée est un délit 3

2 ACIVIÉS ENSION SINUSOÏDALE IME/DIV,,,, ms µs HORIZONAL a Activité CH (X) VOLS/DIV,,, V VERICAL mv Doc a Le bouton IME /DIV donne la durée du balayage en seconde/div b Le bouton VOLS/DIV donne la sensibilité verticale en VOLS/DIV b Comment mesurer la période et l amplitude d une tension sinusoïdale? Le générateur alternatif 6 V est toujours relié à l oscilloscope Avec les boutons Focus et Intensité, régler la netteté et la luminosité de la courbe Avec le bouton IME/DIV (doc a), régler la forme de la courbe sur l axe horizontal Avec le bouton VOLS/DIV (doc b), régler les dimensions de la courbe sur l axe vertical Sur la courbe obtenue, les motifs se répètent (doc 3) Étudions un motif élémentaire a Mesurer la période Combien de divisions occupe un motif élémentaire? u (V) Motif élémentaire Quelle est la durée de balayage sur le bouton IME /DIV? En déduire la durée d un motif élémentaire (ou période) : en milliseconde : puis en seconde : b Mesurer la tension maximale (ou amplitude) Combien de divisions correspondent à l amplitude? Doc 3 Sur la sinusoïde, un «motif élémentaire» est dessiné en couleur Quelle est la sensibilité verticale sur le bouton VOLS/DIV? En déduire la tension maximale période amplitude Retenir Une sinusoïde est la répétition d un «motif élémentaire» (doc 4) : sa durée, mesurée sur l axe horizontal et exprimée en seconde, s appelle la période ; sa tension maximale (ou amplitude), mesurée sur l axe vertical, est la plus grande valeur prise par la tension au cours du temps Doc 4 Oscillogramme d une tension sinusoïdale 3 Hachette Livre - CAP/Sciences Physiques - La photocopie non autorisée est un délit

3 7 V V V V mv ma ma ma A ma MΩ MΩ kω kω kω kω ENSION SINUSOÏDALE ACIVIÉS V CC CA V Ω I instruments OX 7 metrix Y A M Y B A Ω Ω COM ma A Activité 3 + ~~ IME/DIV, ms VOLS/DIV Doc a L oscilloscope permet la mesure de la tension maximale b Le voltmètre permet la mesure de la tension efficace U Quelle est la relation entre la période et la fréquence? Quelle est la relation entre la tension maximum et la tension efficace? On utilisera les résultats de l activité Relation entre la période et la fréquence Calculer la fréquence f exprimée en hertz (Hz) à partir de la formule f = dans laquelle s exprime en seconde : f = = = Relation entre la tension maximum et la tension efficace Reprendre le montage expérimental et brancher un voltmètre (sélecteur en mode alternatif) aux bornes du générateur 6 V alternatif (doc ) Le voltmètre mesure la tension efficace U aux bornes du générateur Quelle est la tension efficace mesurée? U = Calculer le rapport : (prendre la valeur de l activité ) U = U Le rapport est-il à peu près égal à? U Retenir Période et fréquence La fréquence f (en hertz : Hz) est le nombre de périodes par seconde : hertz (Hz) f = seconde (s) ension maximale et tension efficace La valeur efficace d une tension sinusoïdale est liée à la valeur maximale (ou amplitude) par la relation : U = æ De même, on a : I = Hachette Livre - CAP/Sciences Physiques - La photocopie non autorisée est un délit I max æ pour les intensités 33

4 EXERCICES ENSION SINUSOÏDALE JE SAIS QCM Pour chaque ligne, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s) Réponses A B C ) Une tension continue est constante est tantôt positive, garde la au cours du temps tantôt négative même valeur ) Cette courbe représente une tension une tension une tension alternative sinusoïdale variable 3) La période d une tension alternative s exprime est la durée s exprime en volt en seconde d un motif élémentaire 4) la tension maximale la courbe la tension maximale est =, V représente est = V une tension sinusoïdale ) La période est 3 = 4 ms = ms = s J APPLIQUE Mesurer une période Pour chaque figure, colorier en rouge un motif élémentaire et déterminer la période 3 Mesurer une amplitude Indiquer la tension maximale dans chacun des cas La période est : = La période est : = La tension maximale est : = La tension maximale est : = 34 Hachette Livre - CAP/Sciences Physiques - La photocopie non autorisée est un délit

5 ENSION SINUSOÏDALE EXERCICES 4 Lire un oscillogramme La zone colorée représente un motif élémentaire b) En déduire la fréquence f de la tension c) La sensibilité verticale est de V/DIV Mesurer la tension maximale 7 À corriger Corriger les erreurs commises par Jean et Sylvie sur leur cahier, Jean La tension efficcace se calcule : U = = 6 8, V Donner dans chaque cas la période et la tension maximale La période : = La tension maximale est : = La période : = La tension maximale est : = Formules Compléter les phrases suivantes a) Dans la formule f = : f représente la exprimée en ; représente la exprimée en b) Dans la formule U = : U représente la exprimée en ; représente la exprimée en 6 Analyser un oscillogramme a) La durée du balayage est de ms/div Mesurer la période en milliseconde puis en seconde Hachette Livre - CAP/Sciences Physiques - La photocopie non autorisée est un délit Corrigé : La tension efficace Sylvie La période est : = 4 ms Alors la fréquence est : f = = =, Hz 4 Corrigé : La période 8 Intensité efficace, intensité maximale La relation entre l intensité efficace I et l intensité maximale I max est la même qu entre la tension efficace et la tension maximale a) Quelle est la relation entre l intensité efficace I et l intensité maximale I max? b) À l aide de cette relation, compléter le tableau suivant : Cas A B C D I A ma I max 3,4 A 4 A 3

6 EXERCICES ENSION SINUSOÏDALE PRÉPARER UNE EXPÉRIENCE 9 Brancher un oscilloscope a) On veut alimenter une lampe et un interrupteur en série, sous une tension sinusoïdale Dessiner en bleu les fils de connexion du circuit + ~~ I instruments OX 7 metrix Y A M Y B IME/DIV, ms VOLS/DIV ension : V/DIV a) La tension se lit-elle sur l axe horizontal ou sur l axe vertical? b) Parmi les calibres : V/DIV V/DIV V/DIV, lequel permet d obtenir une courbe exploitable? c) À partir de l oscillogramme choisi, mesurer l amplitude de la tension : = b) On veut étudier la tension aux bornes de la lampe Représenter en rouge les fils de connexion reliant le circuit à l entrée A de l oscilloscope c) On obtient sur l écran l oscillogramme cicontre, avec les réglages suivants : balayage du temps : ms/div ; sensibilité verticale : V/DIV Mesurer la période et l amplitude de la tension Un autre réglage Noémie désire réaliser une mesure précise de la période Elle a obtenu les oscillogrammes ci-dessous : Balayage : ms/div Balayage :, ms/div Régler un oscilloscope Pierre a obtenu les oscillogrammes ci-dessous Balayage : ms/div a) Sur quel bouton (IME/DIV ou VOLS/DIV) a-telle agi pour obtenir ces trois courbes? b) Parmi les calibres :, ms/div ms/div ms/div, lequel doit-elle choisir? ension : V/DIV ension : V/DIV c) À partir de l oscillogramme choisi, mesurer la période de la tension = 36 Hachette Livre - CAP/Sciences Physiques - La photocopie non autorisée est un délit