Annexe TP n°4 : VALEUR EFFICACE D`UNE TENSION SINUSOÏDALE

1ère STI 2D / 1ère STL
Lycée Jean FAVARD -- GUERET
Série 2
2011/2012
TP n°1 : INITIATION A L’OXYDOREDUCTION
Objectif du TP : Manipuler les voltmètres numériques et oscilloscope afin d’introduire la notion de valeur efficace
Vous disposez du matériel suivant :
- Alimentation continue réglable,
- Générateur basse fréquence
- Une ampoule,
- Des fils de liaison,
- un oscilloscope,
- Voltmètre numérique RMS vrai ou TRMS True Root Mean Square : « vraie racine de la moyenne des carrés »
- Un luxmètre (instrument de mesures qui permet de mesurer l’éclairement = énergie lumineuse reçue par unité de surface)
- Une boite en carton, de la pâte à fixe ou du scotch et un cutter. (to cut = couper)
1./ Lectures d’oscillogrammes (valeur maximale et valeur minimale)
Un oscilloscope est un appareil de mesures qui permet de visualiser les variations de la tension au cours du temps (c’est un
« voltmètre » qui au lieu d’afficher une valeur affiche la courbe représentative de la tension en fonction du temps, connaissant les
échelles axiales (= échelle des abscisses : temps TIME/DIVISION) et transversales (= échelle des ordonnées : tension
VOLTS/DIV) on peut déterminer les valeurs maximales et minimales de la tension observée ainsi que la durée de certains
évènements (période notamment).
Exemple :
Valeur maximale :
U Max = 3 div x 0,5 V/div
UMax = 1,5 V
Calibres :
En X échelle des abscisses, temps :
5 ms / div.
GND
En Y (CH) échelle des ordonnées, tension :
0,5 V / div.
GND pour Ground (= Terre), référence du zéro
Valeur minimale :
U Min = -3 div x 0,5 V/div
U Min = - 1,5 div
Remarque : la plupart des oscilloscopes sont bicourbes : ils permettent de visualiser simultanément deux tensions différentes.
Travail demandé : exploitation des oscillogrammes :
Oscillogramme 1 : La tension u(t) donnée sur l’oscillogramme ci-dessous a été relevée sur la voie CH1 (Ch = channel la voie)
d’un oscilloscope. Déterminer U Max et U Min
En CH1 : 5 V / div
GND
Oscillogramme 2 : La tension u(t) donnée sur
l’oscillogramme ci-contre a été relevée sur la
voie CH1 d’un oscilloscope. Déterminer U Max
et U Min
GND
En CH1 : 2 V / div
Oscillogramme 3 : La tension u(t) donnée sur
l’oscillogramme ci-contre a été relevée sur la
voie CH1 d’un oscilloscope. Déterminer U Max
et U Min
En CH1 : 0,5 V / div
GND
Oscillogramme 4 : La tension u(t) donnée sur
l’oscillogramme ci-contre a été relevée sur la
voie CH1 d’un oscilloscope. Déterminer U Max
et U Min
Que peut-on dire de cette tension ?
GND
En CH1 : 10 V / div
Oscillogramme 5 : Les tensions u(t) et uR(t)
données sur l’oscillogramme ci-contre ont été
relevées respectivement sur les voies CH1 et
CH2 d’un oscilloscope. Déterminer U Max et U
Min ainsi que U R Max et UR Min.
voie 1 : u(t)
voie 2 : uR(t)
calibres :
Voie 1 : 20V/div
Voie 2 : 10V/div
GND
1./ Mesures en continu
- Réaliser le montage ci-dessous :
Connecté à la borne + du
générateur
Connecté à la borne - du
générateur
-
En fermant la « boite », vérifier que l’éclairement EOBS mesuré est quasi-nul, noter cette valeur sur le document réponse.
Alimenter l’ampoule par le générateur « continu », régler en la mesurant une tension de U1 DC = 4 V. Vous utiliserez un
voltmètre (multimètre) en mode continu (DC).
Dessiner sur votre compte rendu le schéma électrique du montage ainsi réalisé.
Expliquer pourquoi ces mesures doivent être faites à l’intérieure d’une boite opaque.
Mesurer la valeur U1 AC de cette même tension (Voltmètre en mode AC). Compléter le document réponse fourni en
annexe.
Connecter alors l’oscilloscope en reliant les bornes de même couleur. Faire vérifier par le professeur.
Relever l’oscillogramme obtenu (document réponse). Commenter.
Noter la valeur de l’éclairement E1 (Compléter le document réponse fourni en annexe)
2./ Mesures en Alternatif
- Remplacer l’alimentation continue par le GBF,
- Régler la tension u2 délivrée par le GBF (en agissant sur le bouton LEVEL (= niveau)), pour obtenir sensiblement le même
éclairement que précédemment (la fréquence doit être réglée à 1000 Hz = 1 kHz).
- Connecter alors l’oscilloscope en reliant les bornes de même couleur. Faire vérifier par le professeur.
- Relever l’oscillogramme obtenu sur le document réponse puis déterminer U2 Max et U2 Min (compléter le tableau).
- En utilisant un voltmètre, mesurer U2 DC et U2 AC (compléter le tableau).
- Comparer U1 DC = 4 V à U2 AC
3./ Définition de la valeur efficace
A partir des mesures effectuées et en utilisant les termes indiqués ci -après, compléter la définition ci-dessous :
La ………………………. d’une ………………………. est la valeur de la ………………………. qui aurait, sur une période, les
………………………. sur le fonctionnement des récepteurs et les ………………………..
mêmes effets - tension périodique – échanges d’énergie – tension continue - valeur efficace
4./Travail supplémentaire
- Compléter le tableau fourni en annexe.
- Comparer le rapport U 2 Max / U 1 DC
à 2
Annexe TP n°4 : VALEUR EFFICACE D’UNE TENSION SINUSOÏDALE
1./ Mesures en continu
Mesure de
l’éclairement dans
l’obscurité :
Mesure de la
tension :
Mesure de
l’éclairement
EOBS =
U1
AC
=
E1 =
Relever la courbe observée (u1) avec les calibres indiqués
Calibres :
Voie 1 : 2 V/div
X : 0,1 ms/div
2./ Mesures en Alternatif
Relever la courbe (u2) observée avec les calibres indiqués
Calibres :
Voie 1 : 2 V/div
X : 0,1 ms/div
U2 Max
U2 Min
U2 DC
U2 AC
3./Travail supplémentaire
Etude en continu :
U 1 DC
2,0 V
3,0 V
3,5 V
4 ,0V
2,0 V
3,0 V
3,5 V
4 ,0V
Eclairement
mesuré
Etude en alternatif :
U 2 AC
U 2 Max
Eclairement
mesuré
U 2 Max / U 1 DC