Tension alternative sinusoïdale

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Bac Pro ESTHETIQUE
TENSION ALTENATIVE SINUSOIDALE
Matériel :
. 1 G.B.F.
. 1 oscilloscope
. 1 interrupteur
. 1 multimètre
. 1 boite d’alimentation en courant continu (3V)
. 5 fils
L’oscilloscope
Description
Balayage
ms 50 20
Niveau
M/A
Luminosité
A
A
Focalisation
XY Dual -B
Synchro
V
V1 500 200
0100
Voie A 2
AC
GND
DC
5
10
50
20
mV
B
A
0,1
0,2
0,5
12 5
Voie B 2
AC
GND
DC
5
1
10
500
10
5
2
µs
V
200
100
50
20
mV
Réglages préalables :
Allumer l’appareil.
Travailler avec le balayage (mode XY non enclenché).On visualise une ligne ou deux lignes
suivant la position du bouton dual.
Régler la luminosité et la focalisation.
Visualiser la voie A :
- Enclencher le bouton GND
- Régler le signal en hauteur.
- Choisir le mode de visualisation AC (courant alternatif sans composante continue) ou
DC (courant continu).
Effectuer les mêmes réglages pour la voie B.
Les boutons importants :
Les boutons de sensibilité verticale en V/div, il y en a un pour chaque voie. Ils permettent s’ils
sont calibrés de mesurer la tension.
Le bouton de vitesse de balayage en ms/div qui permet d’effectuer des mesures de temps.
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I- Mesure d’une différence de potentiel en courant continu :
Soit le montage suivant :
Voie A
P
N
1-1 Recopier le schéma et placer un voltmètre de telle manière qu’il mesure UPN. Flécher
cette tension et indiquer les polarités aux bornes du voltmètre.
Voie A
+
V
-
P
N
UPN
1-2 Réaliser le montage et régler l’oscilloscope de telle manière à pouvoir visualiser UPN.
Placer le voltmètre en sélectionnant le bon calibre.
! Ne pas mettre sous tension !
! ! Appeler le professeur ! !
1-3
Mettre le circuit sous tension et compléter les informations suivantes :
Indiquer la valeur lue sur le voltmètre :
UPN = ………………………….
Compléter l’oscillogramme suivant en indiquant la sensibilité verticale et horizontale.
1V
5ms
Valeur de la tension maximum lue à
l’oscilloscope :
UPN = lecture x sensibilité
UPN = ………………………………….
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2- Mesure et visualisation d’une différence de potentiel alternative :
2-1 Faire le montage suivant
CH1
G
V
! Laisser l’interrupteur ouvert !
Réglage du G.B.F. : Se mettre en mode alternatif, régler la valeur de la fréquence sur 50Hz. La
tension délivrée sera donc alternative sinusoïdale. Faites en sorte que la valeur de U mesurée par
le voltmètre soit de 3V. Régler ensuite l’oscilloscope (calibres : 2V/div et 5ms/div) tout en
laissant l’interrupteur du circuit ouvert.
! ! Appeler le professeur ! !
2-2 Compléter alors l’oscillogramme suivant :
Un tracé propre et précis est nécessaire pour la suite….
2V
5ms
Relever les valeurs maximale et minimale de cette tension :
Umax = ................................................
Umin = ...............................................
2-3
Représenter sur ce même oscillogramme une tension continue de 3V
2-4
Valeur efficace Ueff, d’une tension alternative sinusoïdale
Calculer ci-dessous la valeur efficace de la tension :
U eff =
Umax
2
soit U eff =
A quoi correspond à peu près cette valeur ?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
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Définition : On appelle valeur efficace U (noté parfois Ueff) d’une tension alternative sinusoïdale
la valeur de la tension continue qui produit le même effet calorifique qu’elle.
U eff =
2-5
Umax
ou
2
Umax = Ueff x
2
Période et fréquence d’une tension alternative sinusoïdale
Définition : On appelle période l’intervalle de temps régulier au bout duquel la tension alternative
sinusoïdale recommence la même série de valeurs. Elle est notée T et se mesure en seconde.
Mesurer la période de la tension alternative sinusoïdale sur l’oscillogramme 2-2 :
T = lecture x sensibilité = …………………………………………………………………………………………………….
Trouver la relation entre T et la fréquence f de la tension alternative sinusoïdale sachant que
celle-ci est le nombre de périodes effectuées en une seconde et se mesure en Hertz, symbole
Hz.
f = Error!
Retrouver alors la fréquence f de la tension alternative sinusoïdale utilisée :
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
3 - Redressement d’une tension alternative :
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On utilise une diode constituée par deux petits morceaux de semi-conducteurs (l’un des
morceaux est de type N (négatif) l’autre morceau est du type P (positif)). Une diode ne laisse
passer le courant que dans un sens (le passage du courant électrique uniquement pendant
l’alternance positive de la tension).
D
Si une diode est placée en série dans un circuit soumis à un tension alternative, le courant ne
passera que pendant l’une des deux alternances : il est redressé.
La tension redressée mono alternance est moins efficace que la tension alternative, puisque le
courant ne circule que la moitié du temps. En utilisant 4 diodes (pont de diodes, appelé aussi
« pont de Graëtz »), on peut redresser les deux alternances.
Une tension redressée a toujours le même signe mais elle n’est pas continue puisqu’elle varie de
0 à Umax. Pour obtenir une tension continue, On effectue un lissage.
3.1 - Lissage d’une tension redressée :
Pour obtenir un lissage, on utilise un condensateur. Il est constitué de 2 armatures (surfaces
conductrices) séparées par un isolant. La caractéristique essentielle d’un condensateur (comme
celle d’un réservoir) est sa capacité C (en farads (F)). Un condensateur qui possède une charge q
(coulombs) lorsque la tension, à ses bornes, est U (Volt) a une capacité C :
C
C=
q
U
Lorsqu’on place un condensateur en dérivation à la sortie du pont de redressement, lorsque la
tension augmente, le condensateur se charge et lorsque la tension à la sortie se décharge ce qui
réduit fortement la chute de tension.
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Si le condensateur a une capacité suffisante, les variations de tension sont négligeables et la
tension est quasiment continue.
Tension redressée filtrée par
un condensateur
Tension redressée
double alternance
Travail à réaliser : Réaliser le montage schématisé ci-dessous, l’interrupteur K étant ouvert. Le
générateur délivre une tension alternative efficace 6V.
Voie 1 oscilloscope
K
D
A
C
R
G
V
B
Effectuer les réglages suivants :
- sur l’oscilloscope, la trace du signal est placée sur l’axe horizontal
- le commutateur du voltmètre est positionné sur le mode « continu » ou « DC »
- En présence du professeur choisir le balayage horizontal et la sensibilité verticale les
mieux adaptés :
Balayage horizontal : ……………………. ms/div
Sensibilité verticale : ……………………V/div
Mesurer la tension UAB aux bornes du dipôle résistif : UAB = ………………… V
Compléter l’oscillogramme suivant :
Conclusion : Un transformateur abaisse une tension alternative, un pont de diodes redresse la
tension et un condensateur lisse la tension redressée.
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