Chapitre 7

Classe de troisième – Chapitre E2
E2
PROPRIETES DES TENSIONS ELECTRIQUES
Introduction :
Rotor et stator- Source EDF
L’alternateur est utilisé dans les centrales électriques pour convertir de l’énergie mécanique
en énergie électrique. La pile convertit de l’énergie chimique en énergie électrique également.
Ces deux dispositifs fournissent-ils le même type de tension ?
I – Tension du secteur et tension aux bornes d’une pile
Expérience 1 :
On alimente une lampe
nominale 3,5V avec :
Schéma électrique :
de
tension
 une pile (a)
 un GTBF (Générateur Très Basse
Fréquence) qui nous donne le
même type de tension que le
secteur (b).
G
Observations :
(a) La lampe garde le même éclairement durant l’expérience.
(b) L’éclairement de la lampe varie au cours du temps
Conclusion :
Une pile fournit une tension continue (sans tenir compte de l’usure de la pile) tandis qu’un
GTBF fournit une tension variable.
 Une tension est dite continue lorsque sa valeur reste constante au cours du temps.
 Une tension est dite variable lorsque sa valeur change au cours du temps.
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Expérience 2 :
La lampe est remplacée par deux DEL montées en dérivation et en inverse. On alimente ces
DEL avec les deux générateurs précédents.
Rappel : une DEL ne laisse passer le courant que dans un seul sens.
Schémas électriques :
+
-
G
(a)
(b)
Observations :
(a) Avec la pile, seule la DEL branchée dans le sens passant est allumée.
(b) Avec le GTBF, les deux DEL s’allument alternativement.
Conclusion :
La tension fournie par un GTBF change régulièrement de sens : elle est dite alternative.
II – Etude d’une tension alternative périodique
1. Relevé de la tension en sortie d’un GTBF au cours du temps
Voir fiche d’activités d’électricité n°2 « Courbe représentative d’une tension triangulaire »
2. Caractéristiques d’une tension alternative périodique
 Une tension alternative présente une succession d’alternances positives et négatives
qui se compensent.
 La tension maximale Umax (en Volt) est la plus grande valeur d’une tension. La
tension minimale Umin (en Volt) est la plus petite valeur d’une tension.
 Une tension est périodique lorsque ses variations se répètent identiques à elles-mêmes
au cours du temps :
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o Le motif est la partie du graphique qui se répète (la plus petite possible).
o La période « T » est la durée d’un motif. Elle s’exprime en secondes (s).
Alternances positives et négatives qui se compensent
T
Umax
T
Umin
Motifs, tension maximale, tension minimale
Exercice :
A partir du graphique ci-dessus, déterminer la période « T », la valeur maximale Umax ainsi
que minimale Umin de cette tension alternative périodique.
Réponse :
T = 40 s
Umax = 10 V
Umin= -10 V
Poly « J’apprends à reconnaître une tension »
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Exercices n°7 p192 (Aide : fiche-méthode p250)
et n°10 p193
3. Fréquence d’une tenson alternative périodique
La fréquence d’une tension périodique représente le nombre de motifs par seconde.
Relation entre la fréquence « f » et la période « T » d’un phénomène périodique :
Avec la période « T » en secondes (s)
la fréquence « f » en Hertz (Hz)
Exercice :
a. Déterminer la fréquence d’une tension dont la période est de 20 s.
b. Déterminer le période d’une tension alternative périodique de fréquence 1000 Hz.
Réponses :
a.
b.
Exercice n°16 p210
III – Mesure d’une tension alternative périodique sinusoïdale
1. Obtention d’un oscillogramme
Voir fiche d’activités d’électricité n°3 « A la découverte de l’oscilloscope ».
Bilan :
 Un oscilloscope permet d’obtenir rapidement la courbe représentative d’une tension au
cours du temps.
 Le secteur délivre une tension alternative sinusoïdale de fréquence 50 Hz en France.
 Un oscilloscope permet de mesurer la valeur maximale Umax d’une tension alternative
sinusoïdale. Un voltmètre utilisé en mode « alternatif » en donne une valeur efficace
Ueff.
Exercices n°15 et 19 p210
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Pourquoi l’oscilloscope et le voltmètre ne donnent-ils pas la même valeur alors qu’ils
mesurent la tension aux bornes de la même source ? Peut-on trouver une relation entre Ueff et
Umax ?
2. Relation entre valeur maximale et efficace d’une tension alternative sinusoïdale
TP d’électricité n°2 « Valeurs maximale et efficace d’une tension »
Expérience :
On mesure la tension aux bornes d’un GBF à l’aide d’un voltmètre (Ueff, sélection V~) et d’un
oscilloscope (Umax). On a reporté les valeurs obtenues dans le tableau ci-dessous.
Ueff (V)
Umax (V)
U max
U eff
Observation :
Le rapport
est constant et égal à 1,4 environ c'est-à-dire
.
Conclusion :
La valeur efficace et la valeur maximale d’une tension alternative sinusoïdale sont
proportionnelles :
.
Exercices n°7 et 8 p224, 17 p226 et 22 p227
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