Tension continue et tension alternative - Hachette

PARTIE II •Énergie électrique et circuits électriques en « alternatif »
146
La pile de Volta a été le premier générateur de courant continu.
En produisant, à l'échelle du laboratoire, des courants faibles
mais durables, elle favorisa considérablement l'essor
des recherches en électricité.
Aujourd'hui, c'est le courant alternatif qui est omniprésent
dans notre quotidien. De la génératrice de bicyclette aux
centrales EDF, les générateurs fournissent des tensions
alternatives. Qu'est-ce qu'une tension alternative ?
Quelles en sont les caractéristiques ? Comment la distinguer
d'une tension continue ?
Tension continue
et
tension alternative
Chapitre
10
10
1.Qu'est-ce qui
distingue les tensions
produites par ces deux
générateurs ?
Activité 1
2.La tension électrique générée par le muscle cardiaque
est visualisée sur l'électrocardioscope. Pourquoi peut-on
dire que le cœur est un générateur de tension
« périodique » ? Activité 2
PC 3e_Chap_10 1/04/08 14:49 Page 146

3.Comment étudier
des tensions
électriques avec
un oscilloscope ?
Activité 3
Objectifs
sIdentifier une tension continue
et une tension alternative.
sConstruire une représentation
graphique d'une tension
alternative périodique et
déterminer graphiquement
sa valeur maximale, sa période
et sa fréquence.
4.La plupart des radios émettent
en « FM », abréviation de Fréquence
Modulée. Qu'est-ce qu'une « fréquence » ?
En quelle unité l'exprime-t-on ?
Activité 4
PC 3e_Chap_10 1/04/08 14:49 Page 147

1Quelle est l'allure de la courbe
obtenue sur l'oscilloscope
connecté à une pile (fig. 2) ?
Pourquoi dit-on que la pile
délivre une tension « continue » ?
2Pourquoi qualifie-t-on
de « variable » la tension
délivrée par la génératrice
de démonstration (fig. 3) ?
3Pourquoi le « spot »
est-il au centre de l'écran
sur la figure 1 ?
Questions
Comment distinguer une tension
continue et une tension variable ?
DÉROULEMENT :
1. Observons l'écran
de l'oscilloscope.
Si aucune tension
n'est appliquée entre
les bornes de l'appareil,
le spot se trouve alors
au centre de l'écran (fig. 1).
MATÉRIEL :•une pile plate 4,5 V •une génératrice de démonstration
•un oscilloscope •deux fils de connexion •deux pinces crocodiles
1
A
C
T
I
V
I
T
É
PARTIE II •Énergie électrique et circuits électriques en « alternatif »
148
Activités
fig. 1
2. Connectons une pile entre les deux bornes de l'oscilloscope puis activons
la fonction « balayage » de l'appareil (fig. 2a). Le spot trace alors
la représentation graphique de la tension (axe des ordonnées) en fonction
du temps (axe des abscisses) (fig. 2b).
fig. 2a fig. 2b
3. Étudions maintenant la tension délivrée par la génératrice
de démonstration (fig. 3a et 3b).
fig. 3a fig. 3b
Bornes
Écran Spot
U(V)
t(s)
U(V)
t(s)
PC 3e_Chap_10 1/04/08 14:49 Page 148

1Trace le graphique
représentant les variations de
la tension en fonction du temps
à partir des données du tableau
(fig. 5).
(Prendre comme échelle
en abscisses : 1 cm pour 5 s,
en ordonnées : 1 cm pour 1 V).
2Détermine graphiquement la
valeur maximale de la tension.
Quelle est sa valeur minimale ?
3Pourquoi dit-on de cette
tension qu'elle est
« périodique* » ?
4Repasse en rouge le « motif
élémentaire » (partie de
la courbe qui se répète).
5Repère par un signe 䊝
les parties de la courbe pour
lesquelles la tension du
générateur TBF est positive
et par un signe 䊞celle où elle
est négative.
6Pourquoi la tension délivrée
par le générateur est-elle
dite « alternative* » ?
Questions
Comment représenter les variations
d'une tension ?
DÉROULEMENT : Réalisons le montage de la figure 4 : le voltmètre
mesure la tension aux bornes du générateur très basse fréquence.
La tension varie lentement. Effectuons une mesure toutes les 5 secondes
(pendant 2 minutes) et reportons les résultats dans un tableau (fig. 5).
MATÉRIEL :•un générateur TBF (très basse fréquence)
•un multimètre •deux fils de connexion •un chronomètre
•du papier millimétré •un crayon
2
A
C
T
I
V
I
T
É
CHAPITRE 10 •Tension continue et tension alternative 149
fig. 4
t(s) 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120
U(V) –2 –6,4 –9,1 –9,6 –7,8 –3,8 0,4 4,3 8 9,7 8,8 5,7
t(s) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
U(V) 0,1 –5,1 –8,4 –9,8 –8,3 –5,1 –0,1 3,6 7,3 9,5 9,2 6,6 2,6
fig. 5 Tableau de mesures de la variation de la tension U en fonction du temps t .
ocabulaire
V
Périodique : qui se répète à
intervalles de temps réguliers.
Tension alternative : tension
dont l'ensemble des valeurs
sur un motif vaut en moyenne
zéro volt.
PC 3e_Chap_10 1/04/08 14:49 Page 149

Comment mesurer la valeur maximale
d’une tension sur l'oscilloscope ?
DÉROULEMENT :
1. Connectons le générateur
de tensions alternatives
triangulaires
à l'oscilloscope (fig. 6).
MATÉRIEL :•un générateur basse fréquence* •un oscilloscope
•deux fils de connexion
3
A
C
T
I
V
I
T
É
2. Réglons la sensibilité verticale* de l'oscilloscope à 1 volt/division*
et observons l'oscillogramme obtenu (fig. 7).
3. Avec la même tension, modifions la sensibilité verticale de l'oscilloscope
et observons la courbe obtenue à l'écran (fig. 8).
1En t'aidant du commentaire
de la figure 7, mesure sur l'écran
la valeur maximale de la tension
triangulaire. Quelle est sa valeur
minimale ?
2Calcule la valeur maximale de
la tension de la figure 8. Justifie
les différences d'aspect des deux
tracés (fig. 7 et 8).
3La tension fournie par
le générateur basse fréquence
(fig. 7 et 8) est-elle alternative ?
Justifie ta réponse.
Questions
PARTIE II •Énergie électrique et circuits électriques en « alternatif »
150
fig. 6
fig. 7 Avec ce réglage, une division de l'écran vaut 1 volt.
fig. 8 Avec ce réglage, une division de l'écran vaut 2 volts.
ocabulaire
V
Générateur basse fréquence ou
GBF : générateur qui délivre des
tensions alternatives notamment
de formes triangulaires ou
sinusoïdales, de fréquences
réglables.
Division : une division
correspond à un carreau sur
l'écran de l'oscilloscope.
Sensibilité verticale : c'est
l'échelle de l'axe des ordonnées ;
elle indique la valeur, en volt,
d'une division verticale.
On la note «Sv».
Activités
PC 3e_Chap_10 1/04/08 14:50 Page 150