Qu est ce qui distingue la tension (ou le courant) fournie par l alternateur d une centrale électrique de celle fournie par une pile?

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1 Chapitre 2 : Tension continue et tension variable. Qu est ce qui distingue la tension (ou le courant) fournie par l alternateur d une centrale électrique de celle fournie par une pile? I- Comparaison courant continu courant alternatif. Rappels :! Le courant électrique circule de la borne positive vers la borne négative du générateur.! Une DEL émet de la lumière quand elle est traversée par un courant dans le sens de la flèche. La D.E.L. est alors passante (elle est équivalente à un interrupteur fermé). Matériel à disposition: - 1 générateur de tension continue - 1 générateur de tension basse fréquence, TBF (ou GBF). - 5 fils - 2 D.E.L. (rouge et verte) - (1 résistance) Sens du courant +! Courant Continu (pile) ~ Quel est le sens du courant dans le circuit? ~ Quelle est la DEL qui va s allumer? ~ Si on inverse le branchement de la pile, quelle DEL s allume désormais? Courant Alternatif (alternateur ou TBF) ~ Quelles sont les observations que nous pouvons faire? ~ Quel est le sens du courant dans le circuit? ~ Que peut-on conclure sur la nature des bornes du GBF? La pile délivre un courant continu qui circule de la borne + vers la borne du générateur Seule la DEL qui est passante s allume. Celle qui est non passante ne s allume pas. Le courant ne circule que dans un seul sens. Les DELs s allument alternativement. Le courant alternatif circule dans un sens puis dans l autre. Quand la DEL rouge s allume il va dans le sens horaire. Quand la DEL verte s allume il va dans le sens antihoraire. Les bornes du GBF changent de signe alternativement. 1

2 II- Étude de 2 tensions : tension continue tension alternative. On souhaite tracer le graphique U=f(t) pour la pile et pour le TBF, qui donnera la tension de générateurs différents en fonction du temps. Pour cela on dispose d un chronomètre, d un voltmètre, d une pile et d un générateur TBF (très basse fréquence). On prendra la valeur de la tension à l aide du voltmètre toutes les 5 secondes pendant 2 minutes. 1) La pile : a)schéma de l expérience : b)résultats : t en s U en V c)faire le graphique en respectant les échelles données. Échelle du graphique : Horizontale : 1cm! 10 s Verticale : 1 cm! 1 V 2) Le générateur de tension alternative a)schéma de l expérience b)résultats : t en s U en V c)faire le graphique en respectant les échelles données. Échelle du graphique : Horizontale : 1cm! 20 s Verticale : 1 cm! 1 V 2

3 Correction graphique.! La tension continue aux bornes d une pile ne change ni de valeur ni de signe.! La tension aux bornes d un générateur de tension variable change de valeur. On remarque aussi que cette tension prend des valeurs positives et négatives, elle change de signe c est pourquoi on dit qu elle est alternative.! La courbe qui représente l évolution de la tension U (V) en fonction du temps t (s) est constituée d un motif qui se reproduit à intervalle de temps régulier. En effet la tension prend des valeurs identiques pour des intervalles de temps identiques on dit que la tension est périodique. De plus, la courbe à la forme d une sinusoïde elle est sinusoïdale.! Conclusion La tension produite par un alternateur est alternative, périodique (et sinusoïdale.) Exercices 9, 15 pages 126 et 127 Exercices 1,2,5,8 pages

4 III- Propriétés d une tension alternative sinusoïdale.! La période d une tension alternative représente la durée du plus petit motif qui se répète. Elle se note T et son unité de mesure est la seconde (s).! Cette tension varie entre une valeur maximale, notée U max qui est la valeur de la tension au sommet de la courbe et une valeur minimale U min.! On définit la fréquence comme étant le nombre de périodes par seconde. Elle se note f et s exprime en hertz (Hz) T Calculer et tracer la période : Trouver U max et U min. Calculer la valeur de la fréquence f en Hertz (Hz) Exercices 23 et 25 page

5 IV- Visualisation d une tension à l oscilloscope. L oscilloscope est un appareil utilisé pour observer l évolution d une tension électrique au cours du temps. L oscilloscope est utilisé comme un voltmètre, il se branche en dérivation. Il mesure la valeur d une tension plusieurs centaines de fois par seconde et permet de visualiser le résultat sur un écran. Le tracé obtenu est appelé oscillogramme. L écran de l oscilloscope est composé d un quadrillage où chaque carreau est appelé une division. Echelle de temps, sensibilité horizontale Echelle des tensions, sensibilité verticale voie 1 Echelle des tensions, sensibilité verticale voie 2 Axe des tensions Axe du temps Motif L oscillogramme permet de mesurer la période d une tension alternative périodique et de mesure les valeurs maximale (U max ) et minimale (U min ). L oscilloscope permet aussi certains réglages, on peut choisir ce qu on appelle la sensibilité verticale qui correspond au nombre de volt par division et aussi la durée du balayage qui correspond au temps nécessaire pour parcourir une division. Remarque : La tension du secteur est sinusoïdale de fréquence 50 Hz. Exercices 6, 7, 20, 23 page 140 à 142 5