Reconnaître une tension

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1 Problématique Quels courants électriques trouve-t-on à la maison ou dans une entreprise? oici la plaque signalétique d un chargeur d appareil photographique. Que signifient les indications notées sur ce chargeur? Double isolation : appareil de classe 2 (aucune partie métallique, n a pas besoin d être branché sur une prise de courant possédant une borne de terre) Courant alternatif (courant d entrée, délivré par EDF) Courant continu (courant de sortie) TP n 1 Reconnaître une tension Une pile, une dynamo de bicyclette et un générateur de laboratoire fournissent tous un courant électrique. Quelles sont les différences entre ces quatre générateurs de courant? Pile : pôles + et dynamo : pas d électricité si pas de mouvement de la roue Générateur : pôles + et ; Symboles différents GBF : Plusieurs choses à régler: fréquence, signal, amplitude CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 1 / 7

2 On va comparer les courants délivrés par les quatre types de générateurs, à l aide du matériel disponible au laboratoire. fils de connexion oscilloscope multimètre Y masse Proposer un montage expérimental permettant de comparer le courant délivré dans les trois cas avec le matériel mis à votre disposition. Pile plate Dynamo Générateur de laboratoire Y G TP n 2 isualiser une tension continue délivrée par une pile La pile délivre une tension de 4,5 Le voltmètre est sur le calibre 20 continu et les bornes utilisées sont : com et Réglages de l oscilloscope : o Sensibilité verticale : 2 /div o balayage horizontal : 2 ms/div Reproduire ci-dessous l écran de l oscilloscope CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 2 / 7

3 Lire la tension U indiquée par le voltmètre : U = 4,5 Déterminer la tension indiquée par l oscilloscope : Nombre de divisions verticales = 2,25 div Sensibilité verticale = 2 /div U = 2 2,25 = 4,5 Inverser le branchement aux bornes de la pile : on lit alors 4,5 TP n 3 isualiser une tension alternative périodique délivrée par une dynamo - La dynamo délivre une tension - Réglages de l oscilloscope : o Sensibilité verticale : 2 /div o balayage horizontal : 2 ms/div L écran observé est celui-ci : Déterminer la tension indiquée par l oscilloscope : Nombre de divisions verticales = 2,2 div Sensibilité verticale = 2 /div U = 2 2,2 = 4,4 Sur l oscillogramme précédent, repérer une portion de courbe qui se reproduit identique à elle-même et la repasser en rouge. Calculer le nombre de divisions horizontales que cela représente : 2,8 divisions En déduire la durée T de cet intervalle en utilisant la base de temps : T = 2,8 2 = 5,6 ms = 0,0056 s Calculer la fréquence f: f = 1 T = 1 0,0056 = 178,6 Hz CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 3 / 7

4 TP n 4 isualiser une tension alternative sinusoïdale délivrée par un générateur de courant basse fréquence Réglage du GBF : - sortir par la sortie 50 - choisir une fréquence de 1 khz Réglage de l oscilloscope : - régler le zéro de la voie - régler la base de temps sur le calibre 0,2 ms/div - régler la sensibilité sur 0,5 /division Tracer l oscillogramme obtenu. Sur l oscillogramme précédent, repérer une portion de courbe qui se reproduit identique à elle-même et la repasser en rouge. Calculer le nombre de divisions horizontales que cela représente : 5 divisions En déduire la durée T de cet intervalle en utilisant la base de temps : T = 5 0,2 = 1 ms = 0,001 s 1 Calculer la fréquence f : f = = Hz : coïncide avec la tension réglée sur le GBF 0,001 R Faire alors varier l amplitude de la tension grâce au bouton niveau du GBF. Relever les valeurs de la tension : U max lue sur l oscilloscope 1 2 2,5 3 4 lue sur le voltmètre 0,71 1,41 1,77 2,12 2,83 U max 1,41 1,42 1,41 1,42 1,41 Que peut-on en déduire? U max = 2 CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 4 / 7

5 TP n 5 TP EXAO : visualisation d une tension délivrée par un GBF Le GBF est réglé sur 1 000Hz. Ouvrir Win ORPHY Cliquer sur Acquisitions. Dans le choix du mode de fonctionnement, cliquer sur Temporel. Clic droit et choisir Paramètres. Régler les paramètres de l acquisition : Cliquer sur Poursuivre Allumer le générateur de tension alternative. Cliquer sur Clic droit et choisir Affichage Régler les options d affichage : Cliquer sur Poursuivre. Clic droit et choisir sur Analyseur. Régler les paramètres de l analyseur : Cliquer sur Poursuivre Relever la valeur la période T = 1 ms Relever la valeur de la fréquence f = khz Convertir la période T en seconde T = 0,001 s Calculer le rapport 1 T = 1 0,001 = 1000 Hz CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 5 / 7

6 Comparer le rapport 1 T et la valeur de la fréquence : f = 1 T Relever la valeur maximale de la tension U max = 2 Relever la valeur efficace de la tension efficace = 1,41 Calculer U max : U max = 1,41 Comparer le rapport U max et la valeur de 2 : U max = 2 Eteindre le générateur. C est une sinusoïde : - la tension est tantôt positive, tantôt négative : elle est alternative ; - les variations de la tension se répètent de façon identique : elle est périodique. TP n 6 Mesures des tensions aux bornes d une prise de courant On mesure à l aide d un voltmètre les tensions entre les bornes d une prise de courant : - entre 1 et 2 : U 12 = entre 1 et 3 : U 13 = 0 - entre 2 et 3 : U 23 = 230 La borne 1 est reliée au fil de terre ; la borne 2 est reliée au fil de phase et la borne 3 est reliée au fil de neutre. CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 6 / 7

7 Les courants électriques Le courant continu : Une pile ou batterie, comportent des bornes positives et des bornes négatives. Elles délivrent une tension continue, qui ne varie pas au cours du temps. On observe alors un signal droit sur l oscillogramme. La tension continue est indiquée par le signal Le courant circule du pôle + vers le pôle. Le courant alternatif : Une dynamo ne comporte pas de bornes positives et négatives, elle délivre une tension alternative, qui varie au cours du temps, elle est tantôt positive, tantôt négative ; elle est aussi périodique. La période T représente la durée d un motif élémentaire, elle s exprime en seconde (s). La fréquence f est le nombre de répétitions par seconde, elle se mesure en hertz (Hz) : f = 1 T La valeur maximale prise par la tension U max est lue sur l oscillogramme. La tension efficace ou U est la valeur de la tension donnée par le voltmètre. Umax U max = 2 ou = 2 Production du courant : En France, la tension du secteur est sinusoïdale et monophasée. Le réseau de distribution EDF des particuliers est caractérisé par : - une tension efficace : U = 230 ; - une fréquence : f = 50 Hz. Une prise monophasée possède trois bornes : la phase, repérée par un fil gainé de rouge ; le neutre, repéré par un fil gainé de bleu ; la terre, repérée par un fil gainé jaune et vert. CME2 Comment sont alimentés nos appareils électriques? «Types de courants et production» 7 / 7