mesurer une tension alternative. 2
publicité
3ème Electricité 2 La tension Alternative Quelles sont les caractéristiques des tensions fournies par les centrales électriques? Objectifs 1– Distinguer tension continue et tension alternative 2– Déterminer une tension maximale et une période 3– Déterminer une fréquence Photos Pourquoi cette lampe s’allume-t-elle et s’éteint-elle régulièrement? Sur cet électrocardiogramme, la tension mesurée est-elle la même au cours du temps? Cours Troisièmes THIA TUE KING YN Rudy Electricité 2 3ème Electricité 2 La tension Alternative Quelles sont les caractéristiques des tensions fournies par les centrales électriques? Objectifs 1– Distinguer tension continue et tension alternative 2– Déterminer une tension maximale et une période 3– Déterminer une fréquence Progression Date Fait/A faire Pour le I– Reconnaître une tension alternative Inves. Activité A: Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative? Pilier 3 Exercice 1: Reconnaître une tension alternative II– Etude d’une tension alternative 1– Mesure de tensions alternatives Activité B: Mesurer une tension alternative B2I Pilier 4 2– Description de tensions alternatives Exercice 2: Etudier un tableau de mesures Exercice 3: Qualifier une tension III– Caractéristiques de tensions alternatives périodiques Document C: Décrire les caractéristiques d’une tension alternative périodique Exercice 4: Etudier les caractéristiques d’une tension alternative périodique Devoir Maison E2: Exercices 1, 2, 5 (A vous de jouer), et 6 p 191-192 Correction Auto-Evaluation E2 Correction Interrogation écrite E2 Correction Progression Troisièmes THIA TUE KING YN Rudy . Pilier 3 3ème Electricité 2 La tension Alternative Cours La Tension alternative Cours Malgré leur grande variété, les générateurs ne fournissent que deux types de tensions: les tensions continues et les tensions alternatives. Activité Expérimenter Image Activité Démarche investigation Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative? Pilier 3 Raisonner, argumenter, démontrer Réaliser, mesurer IL FAUT QUE LES DEUX DEL ROUGE ET VERTE S’ALLUMENT ALTERNATIVEMENT, C’EST À DIRE QU’ELLES NE Matériel Une DEL Rouge avec résistance incorporée Une DEL Vert avec résistance incorporée Deux piles de 4,5V SOIENT JAMAIS Un interrupteur à trois positions DANS LE MÊME ÉTAT Un GTBF EN MÊME TEMPS... Des fils Investigation: Définis le problème posé. Démarche Hypothèses: Emet une hypothèse afin de répondre au problème posé. Validations: Propose, schématise et réalise l’expérience permettant de vérifier ton hypothèse Conclus Questions Investigation: Comment changer régulièrement le sens du courant? Hypothèses: - on peut changer manuellement le sens du courant à l’aide d’un interrupteur à trois positions - on peut utiliser un générateur de courant alternatif ou un GTBF (Générateur Très Basse Fréquence) Validation: Réalise un montage permettant de vérifier qu’un courant apparaît aux bornes de la bobine de fil de cuivre. Quelle est la différence entre un Générateur continue et un Générateur Très Basse Fréquence (GTBF)? Guide Quel est le rôle d’une DEL? Comment effectuer le montage des deux DEL? Propose un montage et schématisele. Remplace le générateur de tension continue par un GTBF et inverse l’une des DEL. Que constates-tu? Que peut-on dire des bornes d’un générateur de tension continue et d’un générateur de tension continue. Réponses Une DEL ne laisse passer le courant que dans un seul sens. Pour que les DEL s’allument simultanément, elles doivent être montées en dérivation. - + Lorsqu’on remplace le générateur de tension continue par un GTBF, les deux DEL s’allument simultanément. Le GTBF change automatiquement le sens du courant Un générateur de tension continue délivre une tension constante et le courant va dans un seul sens. Un générateur de tension alternative délivre une tension variable, dont le sens du courant change régulièrement. G 1 La Tension alternative Cours Conclusion Activité Qu’est-ce qu’une tension alternative? Une tension continue engendre un courant dont le sens ne change pas au cours du temps. Une tension alternative engendre un courant alternatif, qui change de sens alternativement au cours du temps. (Ex: la tension du secteur fournie par EDF). Exercice Application Exercice Reconnaître une tension alternative + Les DEL rouge et verte brillent-elles? Qu’observe-t-on si on inverse les bornes de la pile? Qu’observe-t-on si on remplace la pile par un générateur de tension alternative? Pourquoi dans ce dernier cas, dit-on que le courant produit est alternatif? 2 - Cours La Tension alternative 1– Mesure de tensions alternatives Activité Mesurer une tension alternative Expérimenter B2I Activité Pilier 4 Pilier 3 Utiliser les logiciels Réaliser, mesurer Organisation et gestion de données Un G.T.B.F. (réglage: 6V; 0,1Hz) Matériel Image Un voltmètre Un chronomètre Des fils Schématise le montage permettant de mesurer la tension délivrée au cours du temps toutes les secondes Démarche Mesure la tension toutes les secondes et reporte tes résultats dans le tableau ci-dessous Temps t(s) 0 1 2 3 4 5 Tension U(V) 0 1,2 3,2 3,3 1,5 0,2 6 7 8 9 -1,4 -2,9 -3,1 -1,4 10 11 12 13 14 0,1 1,6 2,9 3,2 1,4 15 16 17 18 19 20 -0,2 -1,2 -3,2 -2,9 -1,1 0,2 Trace le graphique de la tension en fonction du temps. U(V) 1 0 1 t(s) Courbe de la tension en fonction du temps Conclus Comment représente-t-on une tension alternative? Il est possible de relever différentes valeurs de la tension à intervalles réguliers et de construire un tableau de mesures. On trace alors le graphique de la tension en fonction du temps afin d’interpréter les mesures. Le montage est le suivant: G V 3 Cours La Tension alternative 2– Description de tensions alternatives Comment caractérise-t-on une tension alternative? La tension aux bornes d’un GTBF est une tension: - Variable, sa valeur varie au cours du temps; - Périodique, elle est variable au cours du temps et le même motif se répète régulièrement; - Alternative, elle est alternativement positive puis négative ce qui correspond à un changement de sens du courant aux bornes du générateur. La tension alternative aux bornes d’un GTBF peut être de forme: - Sinusoïdale - Triangulaire - Carrée Exercice Application Exercice Etudier un tableau de mesures Représente l’évolution de la tension en fonction du temps (Echelle: 1 graduation pour 1 s et 1 graduation pour 1 V) Temps (s) 0 1 2 3 4 5 6 Tension (V) 3 0 -3 0 3 0 -3 La tension est-elle variable ou continue? Justifie ta réponse. La tension est-elle alternative? Justifie ta réponse. U(V) 1 0 1 t(s) Courbe de la tension en fonction du temps 4 La Tension alternaCours Exercice Application Exercice Qualifier une tension Utiliser les adjectifs suivants: variable; continue; alternative; périodique; sinusoïdale; triangulaire; carrée, pour qualifier chaque tension dont l’évolution au cours du temps est représentée ci-dessous. 5 La Tension alternative Cours Document Rechercher Document Décrire les caractéristiques d’une tension alternative & périodique T: La période T est U(V) la durée d’un motif: ici, elle vaut 4 × 0,075 = 0,25 s UMax UMax: La tension maximale est la plus grande valeur atteinte par la tension: ici, elle vaut 3 × 1 = 3V 1 0 1s 0,075 t(s) T f: La fréquence est le nombre de motifs répétés en 1 seconde: ici, il y en a 4 en 1 seconde: elle vaut donc 4 Hz. Motif élémentaire Décris la tension du deuxième graphique. Questions Mesurer sa valeur maximale UMax. Trouve la période T de la tension (durée d’un motif). Trouve la relation qu’il y a entre la fréquence f (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde) et la période T (durée d’un motif). Calcule la fréquence f de cette tension (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde) Conclus en donnant une définition des différentes grandeurs servant à caractériser une tension périodique alternative. Réponses La tension observée est variable (elle varie au cours du temps), alternative (elle change régulièrement de signe), périodique (le même motif se répète régulièrement) et sinusoïdale. La plus grande valeur de tension ou tension maximale vaut UMax = 3,6 V La durée du motif ou période est T=40ms ou 0,040s Un motif fait 0,040s don en 1 seconde, on a 1/0,040 = 25 soit une fréquence de 25 motifs par secondes ou 25 Hertz: f = 25 Hz 6 La Tension alternative Cours Comment caractérise-t-on une tension alternative? Une tension périodique est constituée d’un motif qui se répète. Déf: La tension maximale est la plus grande valeur que peut atteindre la tension. On la note UMax et s’exprime en Volt (V). Déf: La période est la durée d’un motif. On la note T et s’exprime en secondes (s). Déf: La fréquence d’un signal périodique est le nombre de motifs élémentaires en une seconde. Elle se note f et s’exprime en Hertz (Hz). f = 1/T Avec: f, fréquence en Hertz (Hz) T, période en secondes (s) Exercice Application Exercice Etudier les caractéristiques d’une tension alternative périodique On a représenté l’évolution au cours du temps d’une tension alternative. Quelle est la période? Quelle est sa fréquence? Quelle est la valeur maximale de sa tension? 7 3ème Electricité 2 La tension Alternative Photocopies Activité Expérimenter Image Activité Démarche investigation Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative? Pilier 3 Raisonner, argumenter, démontrer Réaliser, mesurer IL FAUT QUE LES DEUX DEL ROUGE ET VERTE S’ALLUMENT ALTERNATIVEMENT, C’EST À DIRE QU’ELLES NE Matériel Une DEL Rouge avec résistance incorporée Une DEL Vert avec résistance incorporée Deux piles de 4,5V SOIENT JAMAIS Un interrupteur à trois positions DANS LE MÊME ÉTAT EN MÊME TEMPS... Un GTBF Des fils Investigation: Définis le problème posé. Démarche Hypothèses: Emet une hypothèse afin de répondre au problème posé. Validations: Propose, schématise et réalise l’expérience permettant de vérifier ton hypothèse Conclus Exercice Application Exercice Reconnaître une tension alternative + Les DEL rouge et verte brillent-elles? - Qu’observe-t-on si on inverse les bornes de la pile? Qu’observe-t-on si on remplace la pile par un générateur de tension alternative? Document Pour 2 Pourquoi dans ce dernier cas, dit-on que le courant produit est alternatif? Activité Expérimenter Image Activité Démarche investigation Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative? Pilier 3 Raisonner, argumenter, démontrer Réaliser, mesurer IL FAUT QUE LES DEUX DEL ROUGE ET VERTE S’ALLUMENT ALTERNATIVEMENT, C’EST À DIRE QU’ELLES NE Matériel Une DEL Rouge avec résistance incorporée Une DEL Vert avec résistance incorporée Deux piles de 4,5V SOIENT JAMAIS Un interrupteur à trois positions DANS LE MÊME ÉTAT EN MÊME TEMPS... Un GTBF Des fils Investigation: Définis le problème posé. Démarche Hypothèses: Emet une hypothèse afin de répondre au problème posé. Validations: Propose, schématise et réalise l’expérience permettant de vérifier ton hypothèse Conclus Exercice Application Exercice Reconnaître une tension alternative Les DEL rouge et verte brillent-elles? Qu’observe-t-on si on inverse les bornes de la pile? Qu’observe-t-on si on remplace la pile par un générateur de tension alternative? Pourquoi dans ce dernier cas, dit-on que le courant produit est alternatif? + - Activité Mesurer une tension alternative Expérimenter B2I Activité Pilier 4 Pilier 3 Utiliser les logiciels Réaliser, mesurer Organisation et gestion de données Un G.T.B.F. (réglage: 6V; 0,1Hz) Matériel Image Un voltmètre Un chronomètre Des fils Schématise le montage permettant de mesurer la tension délivrée au cours du temps toutes les secondes Démarche Mesure la tension toutes les secondes et reporte tes résultats dans le tableau ci-dessous Temps t(s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Tension U(V) Trace le graphique de la tension en fonction du temps. 1 0 1 Courbe de ……………………………………………………………………... Conclus Exercice Application Exercice Etudier un tableau de mesures Représente l’évolution de la tension en fonction du temps (Echelle: 1 graduation pour 1 s et 1 graduation pour 1 V) Temps (s) 0 1 2 3 4 5 6 Tension (V) 3 0 -3 0 3 0 -3 La tension est-elle variable ou continue? Justifie ta réponse. La tension est-elle alternative? Justifie ta réponse. Exercice Application Exercice Qualifier une tension Utiliser les adjectifs suivants: variable; continue; alternative; périodique; sinusoïdale; triangulaire; carrée, pour qualifier chaque tension dont l’évolution au cours du temps est représentée ci-dessous. Document Rechercher Document Décrire les caractéristiques d’une tension alternative & périodique T: La période T est U(V) la durée d’un motif: ici, elle vaut 4 × 0,075 = 0,25 Hz UMax UMax: La tension maximale est la plus grande valeur atteinte par la tension: ici, elle vaut 3 × 1 = 3V 1 0 1s 0,075 t(s) T f: La fréquence est le nombre de motifs répétés en 1 seconde: ici, il y en a 4 en 1 seconde: elle vaut donc 4 Hz. Motif élémentaire Décris la tension du deuxième graphique. Questions Mesurer sa valeur maximale UMax. Trouve la période T de la tension (durée d’un motif). Trouve la relation qu’il y a entre la fréquence f (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde) et la période T (durée d’un motif). Calcule la fréquence f de cette tension (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde) Conclus en donnant une définition des différentes grandeurs servant à caractériser une tension périodique alternative. Exercice Application Exercice Etudier les caractéristiques d’une tension alternative périodique On a représenté l’évolution au cours du temps d’une tension alternative. Quelle est la période? Quelle est sa fréquence? Quelle est la valeur maximale de sa tension?
