Chapitre 3 : L oscilloscope, instrument de mesures et de traçage de tensions

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1 Chapitre 3 : L oscilloscope, instrument de mesures et de traçage de tensions Un oscilloscope est un appareil permettant de tracer et visualiser automatiquement n importe quelle tension en fonction du temps. 1/ Description de l oscilloscope Oscillogramme : C est la courbe de tension en fonction du Réglage des positions horizontales et verticales de la courbe. Sélecteur de tension : AC : alternative DC : alternative et continue Gnd : Réglage du «zéro». Balayage : Enclenché : On Eteint : OFF Réglage de l intensité lumineuse du spot. Interrupteur Sensibilité verticale S V : C est le nombre de volt par carreau en vertical. Ici : 1 carreau représente 2 V Balayage S h : C est le nombre de seconde ou milliseconde par carreau en horizontal. Ici : 1 carreau représente 1 ms Générateur Basse fréquence 2/ Mesures à l oscilloscope Dans poste de travail Commun Travail 3eme electricite LEPAROUX, ouvre l animation «oscilloscope réglage» 1/ Clique sur le bouton marche. La courbe n est pas centrée. On dit que le «zero n est pas fait». Pour le faire : Clique sur «Gnd» puis sur le bouton de réglage «Ypos» afin de la recentrer au milieu de l écran. Remets le sélecteur de tension en position «DC» 2/ Question : Que représentent chaque axe de l oscilloscope : Unité : Unité :

2 3/ Qu observes-tu quand un générateur de tension continu (PILE) est branché SANS balayage (OFF) AVEC balayage (ON) 4/ Qu observes-tu quand un GBF est branché SANS balayage (OFF) AVEC balayage (ON) 5/ Branche un générateur de tension continu (PILE) de 9V à l oscilloscope. Quel est la meilleure sensibilité verticale S v (V/Div) pour regarder le signal?... Dessine l oscillogramme correspondant ci-dessous : Explique pourquoi lorsque tu mets une sensibilité verticale de 2 V /div, le spot disparait de l écran?... 6/ Branche un GBF avec une tension de 6 V et une fréquence de 50 Hz. Quelle est la sensibilité verticale S v la plus adaptée (V/div)?... Quelle est la sensibilité verticale S v la plus adaptée (durée / div)?.. Dessine l oscillogramme correspondant

3 Mesure de la période T à l oscilloscope : T = Nombre de grands carreaux horizontaux entre deux points qui se répètent x durée d un carreau (durée / div) T =.. x. T = Mesure de la tension maximale Umax U max = Nombre de carreaux verticaux du pic de la courbe x nombre de Volts par division (V/Div) U max = x U max = Vérification : Mesure de la période T à partir de la fréquence (faire le calcul) T = f = 7/ Branche un GBF de tension 3 V et de fréquence 830 Hz. Quelle est la sensibilité verticale S v la plus adaptée (V/div)?... Quelle est la sensibilité verticale S v la plus adaptée (durée / div)?.. Dessine l oscillogramme correspondant Mesures : T = U max = Vérification de T par le calcul : T = f = 8/ Applications : On donne les oscillogrammes suivant : Réglages : 2 V/div - 1 ms/div La période T = Mesures Réglages : 1 V/div - 0,5 ms/div La période T = Mesures La tension maximale U max = La tension maximale U max = La fréquence f = T = La fréquence f = T =

4 3/ Tension efficace U eff VS Tension maximale U max : Quel lien entre les deux? On peut mesurer une tension alternative et périodique avec deux appareils : OU Oscilloscope Mesure une tension maximale U max Voltmètre en alternatif Mesure une tension efficace U eff Voici un tableau de mesures : Tension efficace U eff ( avec un voltmètre) Tension maximale U max (avec un oscilloscope) 0 1,4 2,8 4,2 5,6 7,0 8,4 9,8 11,2 1/ Y-a-t-il proportionnalité entre U max et U eff? Si oui, quel est le coefficient de proportionnalité? 2/ Trace sur Libreoffice la courbe Umax en fonction de Ueff et détermine l équation de la courbe tracée. Trace l aspect de la courbe sur le papier quadrillé ci-dessous. (utilise le tutoriel fait par ton prof) Uma EQUATION : Ueff Quelle est alors la relation mathématique entre U max et U eff? Peut-on dire que la relation Umax = Ueff x est valable?.

5 Doc 1 : Placement des électrodes sur le corps Doc 2 : Electrocardiographe et électrocardioscope Doc 3 : Electrocardioscope Au cours d une opération, l électrocardioscope permet de suivre l'activité électrique du cœur du patient en fonction du temps. L enregistrement s effectue à l aide d électrodes (doc 1). On étudiera le rythme cardiaque du patient sur le document 3! 1/ Quel est le chiffre du rythme cardiaque? 2/ A quoi correspond le nombre apparaissant sur l'écran? 3/ Comment fais-tu pour mesurer ton pouls? 4/ Qu est-ce que le rythme cardiaque? (étudié en EPS et en SVT) 5/ De quelle grandeur parle-t-on quand on évoque un nombre par unité de temps (le nombre de fois qu un phénomène a lieu par unité de temps)? Période T Fréquence f Tension maximale U max 6/ Comment s appelle la courbe sur l écran, que l on peut aussi imprimer sur du papier (doc 2)? 7/ L axe vertical de l écran de l électrocardioscope représente Une tension U en volt Un temps t en s Une intensité I en ma Une tension U en millivolt 8/ L axe horizontal de l écran de l électrocardioscope représente Une intensité I en ma Une tension U en millivolt Une tension U en volt Un temps t en s 9/ Quelle est la valeur d un carreau vertical?.. 10/ Quelle est la valeur d un carreau horizontal?... 11/ Avec quel appareil avons-nous déjà rencontré ce genre de courbes?... 12/ La tension électrique du cœur est-elle périodique? Si oui alors donne la valeur de la période T en s. 13/ Quelle est la valeur de la fréquence cardiaque, déduite de la mesure de la période T? 14/ Quelle est la valeur pic à pic de la tension produite par le cœur? 15/ Pourquoi l appareil affiche-t-il alors le chiffre 120?

6 Exercice sur le chapitre 3 : L oscilloscope Exercice 1 : Sur un adaptateur, on a les indications suivantes : 230 V~ ; 50 Hz ; 9 W ; 7, V =. Exercice 2 : Sur Pour obtenir l oscillogramme ci-dessous, l élève a réglé la sensibilité verticale sur 15 V / div et le balayage sur 5 ms/div. 1/ Quelle est la valeur efficace U eff de la tension du secteur? 2/ Quelle est sa fréquence f?... 3/ Cet appareil est-il adapté à la tension du secteur? 4/ Quel type de tension va délivrer cet adaptateur? Indiquer les différentes valeurs possibles. Exercice 3 : 1/ Quelle est la valeur efficace U eff de la tension du secteur en France? 2/ Calcule sa valeur maximale U max?... 3/ Quelle est la valeur de la fréquence f de la tension du secteur en France? 4/ Calcule la période T à partir de cette fréquence f. 5/ Aux USA, la tension du secteur n est pas la même : U max = 169 V et f = 60 Hz a/ Calcule la période T :. b/ Calcule la tension efficace Ueff : / Quelle est la période T de cette tension? 2/ Calcule sa fréquence f à partir de T? 3/ Quelle est la valeur maximale U max de cette tension? 4/ Quelle est la valeur U min de cette tension? Exercice 4 : Exercice 5 : On a représenté 4 oscillogrammes avec le même balayage (0,5 ms /div) et la même sensibilité verticale (2 V/div) 1/ Quels sont les deux «oscillogrammes» à présenter la même tension maximale U max? Mesure-là. 2/ Quels sont les deux «oscillogrammes» à présenter la même période? Mesure-là / Pour l oscillogramme n 2, si on avait réglé la sensibilité verticale sur 5 V /div, quel aurait été l aspect de l oscillogramme. Dessine-le sur l écran. Cette tension délivrée par un GBF a pour caractéristiques : Umax = 8,0 V ; T = 0,6 s 1/ Calcule la fréquence f à partir de T : 2/ Sur quelle sensibilité verticale (V/div) a-t-on réglé l oscilloscope?... 3/ Que quel balayage (s/div) a-t-on réglé l oscilloscope?.. Oscillogramme n 1 Oscillogramme n 2 Oscillogramme n 3 Oscillogramme n 4 Oscillogramme (5 V / div)