Tension continue et tension variable. I. Tension délivrée par

Tension continue et tension variable.
La pile délivre une tension continue de 4,5 V : cette tension n’évolue pas au cours du temps.
Qu’en est-il de la tension produite par un alternateur ?
I. Tension délivrée par un alternateur.
1. Observations :
¾ Lorsqu'on branche le voltmètre aux bornes de
l'alternateur, il indique:
- zéro lorsque le galet ne tourne pas;
- des valeurs positives et négatives qui varient
constamment
¾ Lorsque le galet tourne (il n'est alors pas possible de
mesurer une telle tension avec cet appareil).
2. Interprétation :
¾ Lorsque le galet ne tourne pas, le rotor ne tourne pas et
la tension est nulle aux bornes de l'alternateur.
¾ Lorsque le rotor tourne, il apparaît aux bornes de
l'alternateur une tension qui varie au cours du temps :
c'est une tension variable. Elle prend successivement
des valeurs positives et négatives: c'est une tension
alternative.
1
II. Production d’une tension alternative.
1. Observations.
¾ Le voltmètre indique zéro lorsque l'aimant et la bobine sont immobiles.
¾ Il indique des valeurs positives ou négatives lorsqu'on approche ou lorsqu'on
éloigne la bobine de l'aimant.
¾ Il en est de même lorsque la bobine est fixe et que l'on déplace l'aimant.
2. Interprétation.
¾ Une tension variable apparaît lorsqu'on déplace la bobine au voisinage de l'aimant
ou l'aimant au voisinage de la bobine (déplacement relatif). Elle est alternative si le
mouvement est un va-et-vient. On peut aussi obtenir une telle tension en faisant
tourner la bobine ou l’aimant comme dans les alternateurs industriels.
¾ Cette tension est nulle lorsqu'il n'y a pas de mouvement.
2
III.Représentation d’une tension alternative périodique.
Comment varie, au cours du temps, la tension délivrée par un générateur
très basse fréquence?
1. Expérience
On branche un voltmètre aux bornes d’un générateur très basse fréquence (GTBF) et on
mesure les valeurs de la tension toutes les 10 secondes.
t(s)
U(V)
0
0
10
4.7
20
7.6
30
7.6
40
4.7
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6
t(s) 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
U(V) -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6
variation de la tension en fonction du temps
tension (V)
10
8
6
4
2
temps (s)
0
-2
0
50
100
150
200
250
300
350
-4
-6
-8
-10
2. Observations.
¾ La tension varie entre deux valeurs: U max = 8 V et U min = - 8 V.
¾ Le motif en rouge se répète toutes les 100 s.
¾ Les valeurs de la tension sont alternativement positives, puis négatives.
¾ La courbe est constituée d'un motif qui se reproduit régulièrement.
La durée de ce motif est T = 100 s.
3
3. Interprétation.
¾ Le générateur très basse fréquence délivre une tension:
- variable, car la tension varie;
- alternative, car la tension change de signe;
- périodique, car la variation de la tension est constituée d'un motif qui se reproduit
périodiquement.
¾ La période, notée T, exprimée en seconde, est la durée du motif. C'est le temps que
met la tension pour reprendre la même valeur, en variant dans le même sens.
¾ La courbe est une sinusoïde: la tension est sinusoïdale.
4
t(s)
U(V)
0
0
10
4.7
20
7.6
30
7.6
40
4.7
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6
t(s) 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
U(V) -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6
Représenter graphiquement les variations
de la tension en fonction du temps.
En abscisses : le temps ( s)
- échelle : 10s Æ 0,5 cm
En ordonnées : la tension (V)
- échelle : 1 V Æ 1cm
variation de la tension en fonction du temps
tension (V)
10
8
6
4
2
temps (s)
0
-2
0
50
100
150
200
250
300
350
-4
-6
-8
-10
t(s)
U(V)
0
0
10
4.7
20
7.6
30
7.6
40
4.7
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6
t(s) 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
U(V) -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6
Représenter graphiquement les variations
de la tension en fonction du temps.
En abscisses : le temps ( s)
- échelle : 10s Æ 0,5 cm
En ordonnées : la tension (V)
- échelle : 1 V Æ 1cm
variation de la tension en fonction du temps
tension (V)
10
8
6
4
2
temps (s)
0
-2
0
50
100
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200
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300
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-4
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t(s)
U(V)
0
0
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30
7.6
40
4.7
50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6
t(s) 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330
U(V) -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6 4.7 0.0 -4.7 -7.6 -7.6 -4.7 0.0 4.7 7.6 7.6
Représenter graphiquement les variations
de la tension en fonction du temps.
En abscisses : le temps ( s)
- échelle : 10s Æ 0,5 cm
En ordonnées : la tension (V)
- échelle : 1 V Æ 1cm
variation de la tension en fonction du temps
tension (V)
10
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temps (s)
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