Chapitre 6 Caractéristiques du courant alternatif I - Mesure (oscilloscope)

Chapitre 6
Caractéristiques du courant alternatif
I - Mesure (oscilloscope)
Un oscilloscope est un appareil de mesure qui permet de visualiser
l'évolution de la tension au court du temps : U(v) en volt.
Il affiche une courbe dont on va déduire les caractéristiques de la tension mesurée.
(comment circulent les charges électriques dans le montage)
- Si la courbe est au dessus de l'axe central alors les charges se déplacent dans un sens
Si la courbe est en dessous de l'axe centrale alors les charges se déplacent dans l'autre sens.
Principe d'utilisation :
Première étape : analyse de l'oscillogramme (graphique)
Deuxième étape : déduction des caractéristiques du courant alternatif.
Utilisation des compétences de maths :
Calculer les coordonnées des points A, B, C, D, E :
A(
B(
C(
D(
E(
temps, tension
0 ms ,
0v)
0,3 ms ,
10 v )
0,7 ms ,
-5 v )
1,2 ms ,
0v)
1,7 ms ,
5v)
div = division = carreau
U (v)
25
20
15
B
x
10
5
0 x0 0,2 0,4
-5 A
-10
-15
-20
-25
En utilisant le même principe de
calcul,
5v
0,2 ms
x
0,6
x
0,8
1
x 1,4
1,2
C
D
1,6
E
1,8
2
Temps en ms
Quelle est la durée entre :
A et B : 0,3 ms
B et D : 4,5 div avec 0,2 ms/div soit 4,5 x 0,2 = 0,9 ms
Quelle est la tension :
Au point C : -5 v
Au point D : 0 v
II – Caractéristiques d'une tension alternative
La forme du signal ou forme de la courbe
Sinusoïde
Triangle
Créneau
Courbe de
l'oscillogramme
Motif
élémentaire
Largeur
Hauteur
Période (temps)
T(s)
Tension Maximum
UMAX (v)
Fréquence
(répétition)
F (Hz)
Tension Efficace
(comparaison avec tension continue)
UEFF (v)
Pour chaque forme on définit un motif élémentaire :
c'est une partie de la courbe, la plus courte possible,
qui se reproduit identique à elle même.
Copier / coller / coller / ...
On détermine la période T(s) en seconde.
C'est le temps nécessaire pour obtenir un motif élémentaire (largeur du motif)
T(s) = nbre de divisions X échelle horizontale
JSQ T = nbre de div x echelle horizontale avec 6 div et 0,2 ms/div donc T = 1,2 ms soit T=1,2 x 10-3s
On définit la fréquence F en Hertz : Hz
C'est le nombre de périodes par seconde
1
F ( Hz)=
T ( s)
JSQ F = 1 / T
avec
T= 1,2 x 10-3s donc
F = 833 Hz
On détermine la U max tension maximum en volt. C'est la tension la plus élevée de la courbe
Umax = nbre de divisions X échelle verticale
JSQ Umax = nbre de div x échelle verticale avec 2 div et 5v/div donc Umax = 10 v
On définit Ueff : tension efficace en volt.
C'est une comparaison avec une tension continue.
Elle correspond à la moyenne des tensions sur une demie période
U
U eff = max pour une tension sinusoïdale
√2
JSQ Ueff = Umax / √2 avec Umax = 10 v donc Ueff = 7,07 v
Consignes pour la feuille d'exercices :
Calculer les caractéristiques des
oscillogrammes 1 et 2 : période / fréquence / Umax
Pour les oscillogrammes 3 et 4 : tracer les tensions
dont les caractéristiques sont :
3 → Triangle / Umax=4v et Période = 15 ms
4 → Sinusoïdale / Ueff = 4,24v / fréquence = 0,5 Hz
5 : Calculer les caractéristiques de l'oscillogramme
période / fréquence / Umax / Ueff
6 : Tracer le nouvel aspect de la tension avec les
nouvelles caractéristiques d'échelle verticale et
horizontale.
III – Exemple d'utilisation
L'électrocardiogramme
1
1 – Traduire les termes { normal / heart / beat / fast / slow / irregular / wave }
2 – Retrouver / Encadrez dans l'électrocardiogramme « Normal Heartbeat » le motif élémentaire
illustré ci-dessus dans le cadre 1 .
3 – Justifier les titres Fast Heartbeat / Slow heartbeat et Irregular heartbeat en utilisant les
représentations graphiques ci-dessus et les caractéristiques d'une tension alternative (période /
fréquence / … )
4 – Calculer la fréquence cardiaque du patient sur l'électrocardiogramme représenté dans
l'oscillogramme « Normal Heartbeat » dans le cas où l'échelle horizontale serait de 4 ms/div ?