Collège Boileau 3 e Chapitre 14 : Tensions alternatives

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1 Je sais : Ce qu est une tension continue, variable, alternative, périodique Ce qu'est la période d une tension. Ce que sont les valeurs maximale et minimale d'une tension Construire le graphique représentant les variations d'une tension au cours du temps Analyser ce graphique en vue de : - Décrire l évolution de la tension en fonction du temps - Reconnaître une tension alternative périodique - Déterminer la période - Déterminer la valeur maximale de la tension Utiliser un tableur pour traiter ces informations L OSCILLOSCOPE ET/OU L INTERFACE D ACQUISITION, INSTRUMENT DE MESURES DE TENSION ET DE DUREE : que signifient les courbes affichées par un oscilloscope ou sur l écran de l ordinateur? Je connais : La fréquence d une tension périodique et son unité dans le système international l hertz (Hz) La relation entre la période et la fréquence d une tension. La tension du secteur, alternative et sinusoïdale et sa fréquence en France égale à 50 Hz. Régler l oscilloscope afin d obtenir les meilleures conditions de mesures. Analyser un oscillogramme en vue de : - Reconnaître une tension alternative périodique - Déterminer la période - Déterminer la valeur maximale de la tension. MESURE D UNE TENSION : qu indique un voltmètre utilisé en «alternatif»? Je sais que : Le voltmètre en mode alternatif mesure la valeur efficace d'une tension sinusoïdale. La valeur efficace de la tension alternative est proportionnelle à la valeur maximale. Reconnaître la valeur efficace de la tension indiquée sur un appareil. Mesurer la valeur efficace d'une tension.

2 Une tension alternative est produite par les alternateurs des centrales électriques. I ] Mise en évidence d une tension alternative G Schéma de l expérience : D Observations : Les deux diodes s éclairent alternativement La tension électrique mesurée est alternativement positive puis négative Conclusion : La tension électrique change de signe et le courant change de sens alternativement Une tension alternative est une tension qui change de signe (positive puis négative) V D Quelle est l allure de la tension délivrée par le générateur? II ] Etude de la tension alternative délivrée par le générateur Expérience On note toutes les 5 secondes la valeur de la tension délivrée et on complète le tableau : Temps t (s) Tension U (V) Temps t (s) Tension U (V)

3 Temps t (s) Tension U (V) 0 4,7 4,8, ,4 4,9 4,3 0-4,4-4,8 - Temps t (s) Tension U (V) 5, 3,5 -, -4,7-4,4-0, 4,3 5,0,9 -,4-4,9-3,5,7 On Trace le graphique représentant «U en fonction de t» Echelle : verticale : division = V horizontale : division = 0 s Conclusions : La tension aux bornes du générateur est variable au cours du temps, alternativement positive et négative. Cette courbe est appelée une sinusoïde. La tension électrique délivrée est donc alternative et sinusoïdale.

4 III ] Propriétés d une tension alternative Etude de la courbe précédente ) Période On voit que l allure de la courbe se répète au cours du temps. On cherche la durée la plus courte au bout de laquelle l allure se répète. On détermine alors le «motif». La durée correspondant au motif est appelée période. On la note T et elle s exprime en secondes (s) exemple : ) Fréquence On détermine cette période sur la courbe précédente. On trouve T =. s environ Exemples numériques : T = s = T = 0,5s = T = 0,5 s = 4 donne f = Hz donne f = Hz donne f = 4 Hz Quel est le lien entre T et f? 0 s Quelle courbe se répète plus vite que l autre? La courbe rouge est fois plus fréquente que la courbe noire : Sa fréquence est donc fois plus grande En seconde, la courbe rouge se répète fois. La courbe bleu est 4 fois plus fréquente que la courbe noire : Sa fréquence est donc 4 fois plus grande En seconde, la courbe bleue se répète 4 fois. La fréquence f représente le nombre de motif en seconde. f est exprimée en Hertz (Hz) On définit aussi la fréquence comme l inverse de la période : où T est en secondes, f T Application numérique sur la courbe précédente 3) Valeur maximale - amplitude On définit enfin la valeur maximale comme la valeur au sommet de la courbe, U M.

5 Si la valeur minimale vaut U M, alors U M est aussi appelée amplitude de la courbe (courbe centrée sur zéro = valeur moyenne nulle). Remarque : Sinon, calculer : ( U max U min) Amplitude Exercices p 9-94 n à 4, 6, 0,, 3, 6 Activité : Utilisation d un oscilloscope Voir feuille 4) Valeur... Expérience Attention : U min peut être négatif ou positif On branche un générateur de tension électrique alternative. On mesure la tension électrique délivrée au multimètre et à l oscilloscope Générateur en position 6 V Générateur en position V U multimètre (V) U oscilloscope (V) Les valeurs mesurées au multimètre et à l oscilloscope sont différentes. En réalité, L oscilloscope donne la...«u...» de la tension électrique. Le multimètre donne la... «U...» de la même tension électrique. On retiendra la relation suivante entre U max et U efficace : U max / U efficace =,4 (environ) Remarque : ce rapport vaut en réalité Exercices p 07- n 3, 4,, 4, 6, 7 p 6 n 6, 7 N p 7 : anglais : (transformateur, tension aux USA)