3 ème COURS Electricité Chapitre 3 UTILISATION DE L'OSCILLOSCOPE CORRECTION DES EXERCICES. Téléchargé sur

Transcription

1 3 ème COURS Electricité Chapitre 3 UTILISATION DE L'OSCILLOSCOPE CORRECTION DES EXERCICES Téléchargé sur

2 Correction : Exercice 1 p Lorsque le balayage n'est pas enclenché, on observe une tâche lumineuse (le «spot») au centre de l'écran de l'oscilloscope. 2 Lorsque le balayage est enclenché, on observe un trait horizontal lumineux sur l'écran de l'oscilloscope. 3 Un oscillogramme est la figure observée sur l écran d'un oscilloscope. 4 Voir l'oscillogramme ci-contre. Exercice 2 p C'est pour l'oscillogramme b que le balayage a été enclenché. En effet, on a alors un trait horizontal. 2 La tension visualisée est une tension continue car le trait lumineux est horizontal. Il indique que la valeur de la tension est à chaque instant la même (elle est constante) ce qui caractérise une tension continue. 3 Puisqu'en l'absence de tension, le spot se trouve au centre de l'écran, on peut affirmer qu'il a dévié de 2,5 divisions (2,5 carreaux) ce que l'on note Y = 2,5 div (on utilise la lettre Y car on travaille sur l'axe vertical, axe des ordonnées qu'en mathématiques on note y). Puisque la sensibilité verticale est S = 5 V/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V) et que la formule reliant U, Y et S est la suivante : U = Y S, on peut aisément calculer la valeur de la tension visualisée à l'oscilloscope U = 2,5 5 = 12,5 V. Exercice 3 p 146 L'oscillogramme c représente une tension continue car on obtient un trait lumineux horizontal. L'oscillogramme b représente une tension sinusoïdale car la visualisation de cette tension donne une courbe en forme de sinusoïde (vagues). Les oscillogrammes a et b représentent des tensions alternatives car leurs valeurs sont alternativement positives, puis négatives. Exercice 4 p 146 La tension du secteur est alternative, périodique et sinusoïdale. Exercice 5 p Le commutateur de sensibilité verticale placé dans cette position indique que la sensibilité verticale S est alors de 5V/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V). 2 Si la déviation maximale du spot est de 3 divisions (Y = 3 div), alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y S = 3 5 = 15V. La valeur maximale de cette tension est donc de 15 V. Exercice 6 p Le commutateur de durée de balayage placé dans cette position indique que la durée de balayage B est alors de 2 ms/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe horizontal correspond à 2 ms). 2 Si le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), alors, en utilisant la formule reliant T, X et B, on peut écrire : T = X B = 4 2 = 8 ms. La période de cette tension est donc de 8 ms soit 0,008 s. Exercice 7 p En France, la valeur de la fréquence de la tension du secteur est f = 50 Hz. Comme on sait que T = 1 f = 1 = 0,02s = 20 ms. La période de la tension du secteur est donc de 20 millisecondes Puisqu'aux Etats-Unis, la période de la tension sinusoïdale du secteur est T = 16,6 ms = 0,0166 s, sa fréquence est de = 60 Hz. 0,0166 Exercice 8 p 146 a et b Puisqu'il faut 6 divisions à cette tension pour se reproduire identique à elle-même, c'est que son motif occupe 6 divisions. La durée de balayage B valant 0,1 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut calculer la période de cette tension : T = X B = 6 0,1 = 0,6 ms. Elle vaut donc 0,6 ms soit 0,0006 s ( s ). Exercice 9 p 146 a Pour mesurer la tension efficace d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser un voltmètre. b Pour mesurer la tension maximale d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser un oscilloscope.

3 Exercice 10 p La relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa valeur maximale U max est U max = 1,4 U. 2 Si la valeur efficace de la tension du secteur est de 230 V, sa valeur maximale vaut U max = 1,4 230 = 322 V. 3 Les caractéristiques de cette tension sont : U max = 2 V T = 4 s. Exercice 14 p Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div), que la sensibilité verticale S est de 2V/div alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y S = 2,5 2 = 5 V. La valeur maximale de cette tension est donc de 5 V. 2 Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que la durée de balayage B est de 20 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut écrire : T = X B = 4 20 = 80 ms. La période de cette tension est donc de 80 ms. 3 Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 80 ms = 0,08 s (N'oubliez pas de convertir votre période en seconde avant d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de = 12,5 Hz. 0,08. 4 a Le sélecteur du voltmètre doit être réglé sur la zone «alternatif» pour qu'on puisse effectuer une mesure sur un courant alternatif. b Le voltmètre va indiquer la valeur efficace de la tension étudiée. Puisque la relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa valeur maximale U max est U max = 1,4 U, on peut écrire U = U max 1,4 5 voltmètre sera donc U = = 3,6 V. 1,4 Exercice 15 p 149. La valeur qu'affichera le 1 Cette tension représenté sur l'oscillogramme obtenu Peut être caractérisée par les termes suivants : variable, alternative, périodique et sinusoïdale. 2 a La sensibilité verticale se lit sur le bouton Volts/div de l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 5 V/div. b Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div), que la sensibilité verticale S est de 5 V/div alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y S = 2,5 5 = 12,5 V. La valeur maximale de cette tension est donc de 12,5 V. 3 a La durée de balayage se lit sur le bouton Time/div de l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 2 ms/ div. b Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que la durée de balayage B est de 2 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut écrire : T = X B = 4 2 = 8 ms. La période de cette tension est donc de 8 ms. c Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 8 ms = 0,008 s (N'oubliez pas de convertir votre période en seconde avant d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de = 125 Hz. 0,008.

4 Correction : Exercice 1 p Lorsque le balayage n'est pas enclenché, on observe une tâche lumineuse (le «spot») au centre de l'écran de l'oscilloscope. 2 Lorsque le balayage est enclenché, on observe un trait horizontal lumineux sur l'écran de l'oscilloscope. 3 Un oscillogramme est la figure observée sur l écran d'un oscilloscope. 4 Voir l'oscillogramme ci-contre. Exercice 2 p C'est pour l'oscillogramme b que le balayage a été enclenché. En effet, on a alors un trait horizontal. 2 La tension visualisée est une tension continue car le trait lumineux est horizontal. Il indique que la valeur de la tension est à chaque instant la même (elle est constante) ce qui caractérise une tension continue. 3 Puisqu'en l'absence de tension, le spot se trouve au centre de l'écran, on peut affirmer qu'il a dévié de 2,5 divisions (2,5 carreaux) ce que l'on note Y = 2,5 div (on utilise la lettre Y car on travaille sur l'axe vertical, axe des ordonnées qu'en mathématiques on note y). Puisque la sensibilité verticale est S = 5 V/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V) et que la formule reliant U, Y et S est la suivante : U = Y S, on peut aisément calculer la valeur de la tension visualisée à l'oscilloscope U = 2,5 5 = 12,5V. Exercice 3 p 146 L'oscillogramme c représente une tension continue car on obtient un trait lumineux horizontal. L'oscillogramme b représente une tension sinusoïdale car la visualisation de cette tension donne une courbe en forme de sinusoïde (vagues). Les oscillogrammes a et b représentent des tensions alternatives car leurs valeurs sont alternativement positives, puis négatives.

5 Exercice 4 p 146 La tension du secteur est alternative, périodique et sinusoïdale. Exercice 5 p Le commutateur de sensibilité verticale placé dans cette position indique que la sensibilité verticale S est alors de 5V/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V). 2 Si la déviation maximale du spot est de 3 divisions (Y = 3 div), alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y S = 3 5 = 15V. La valeur maximale de cette tension est donc de 15 V. Exercice 6 p Le commutateur de durée de balayage placé dans cette position indique que la durée de balayage B est alors de 2 ms/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe horizontal correspond à 2 ms). 2 Si le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), alors, en utilisant la formule reliant T, X et B, on peut écrire : T = X B = 4 2 = 8 ms. La période de cette tension est donc de 8 ms soit 0,008 s. Exercice 7 p En France, la valeur de la fréquence de la tension du secteur est f = 50 Hz. Comme on sait que T = 1 = 1 = 0,02s = 20 ms. La période de f 50 la tension du secteur est donc de 20 millisecondes. 2 Puisqu'aux Etats-Unis, la période de la tension sinusoïdale du secteur est T = 16,6 ms = 0,0166 s, sa fréquence est de = 60 Hz. 0,0166 Exercice 8 p 146 a et b Puisqu'il faut 6 divisions à cette tension pour se reproduire identique à elle-même, c'est que son motif occupe 6 divisions. La durée de balayage B valant 0,1 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut

6 calculer la période de cette tension : T = X B = 6 0,1 = 0,6 ms. Elle vaut donc 0,6 ms soit 0,0006 s ( s ). Exercice 9 p 146 a Pour mesurer la tension efficace d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser un voltmètre. b Pour mesurer la tension maximale d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser un oscilloscope. Exercice 10 p La relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa valeur maximale U max est U max = 1,4 U. 2 Si la valeur efficace de la tension du secteur est de 230 V, sa valeur maximale vaut U max = 1,4 230 = 322 V. 3 Les caractéristiques de cette tension sont : U max = 2 V T = 4 s. Exercice 14 p Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div), que la sensibilité verticale S est de 2V/div alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y S = 2,5 2 = 5V. La valeur maximale de cette tension est donc de 5 V. 2 Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que la durée de balayage B est de 20 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut écrire : T = X B = 4 20 = 80 ms. La période de cette tension est donc de 80 ms. 3 Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 80 ms = 0,08 s (N'oubliez pas de convertir votre période en seconde avant d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de = 12,5 Hz.. 0,08 4 a Le sélecteur du voltmètre doit être réglé sur la zone «alternatif» pour qu'on puisse effectuer une mesure sur un courant alternatif. b Le voltmètre va indiquer la valeur efficace de la tension étudiée. Puisque la relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa

7 valeur maximale U max est U max = 1,4 U, on peut écrire U = U max 1,4. La valeur qu'affichera le voltmètre sera donc U = Exercice 15 p ,4 = 3,6V. 1 Cette tension représenté sur l'oscillogramme obtenu Peut être caractérisée par les termes suivants : variable, alternative, périodique et sinusoïdale. 2 a La sensibilité verticale se lit sur le bouton Volts/div de l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 5 V/div. b Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div), que la sensibilité verticale S est de 5 V/div alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y S = 2,5 5 = 12,5V. La valeur maximale de cette tension est donc de 12,5 V. 3 a La durée de balayage se lit sur le bouton Time/div de l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 2 ms/div. b Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que la durée de balayage B est de 2 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut écrire : T = X B = 4 2 = 8 ms. La période de cette tension est donc de 8 ms. c Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 8 ms = 0,008 s (N'oubliez pas de convertir votre période en seconde avant d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de = 125 Hz. 0,008