Les courants électriques dans la maison ou dans l`entreprise

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OBJECTIFS DU CHAPITRE
•Savoir distinguer entre une tension continue et une tension alternative.
•Connaître les caractéristiques d’une tension sinusoïdale et savoir déterminer graphiquement la
tension maximale et la période de cette tension.
•Savoir que la tension du secteur en France est alternative sinusoïdale avec f= 50 Hz et
Ueff = 230 V.
•Savoir utiliser les relations Umax =Ueff 12 et T=.
1
f
Les courants
électriques
dans la maison ou
dans l’entreprise
CHAPITRE
CHAPITRE
©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit
1. Quelle est la nature du courant délivré par la prise de courant qui alimente le poste de
télévision?
2. Quelle est la nature du courant délivré par les piles qui alimentent la télécommande?
Réponses à la page 48
QUESTIONS
3
3
22
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©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit
DISTINGUER UNE TENSION ALTERNATIVE
SINUSOÏDALE D’UNE TENSION CONTINUE
Activité 1
Matériel
Un générateur de
courant alternatif
Une batterie
Un oscilloscope
Un rhéostat
Une résistance
Des fils
de connexion
M OD E OP ÉRATOI R E E.
1. Réglez l’oscilloscope sur les calibres suivants:
– base de temps: 5 ms / division ;
– tension : 2 V / division.
2. Réalisez le circuit ci-contre, pour brancher
et régler l’oscilloscope.
a) Reliez les bornes rouge et noire de l’entrée
(CH1) de l’oscilloscope aux bornes de la résis-
tance.
b) Vérifiez que les commutateurs indiquent
tous « CH 1 ».
3. Faites vérifier le circuit et les réglages
par le professeur.
4. Reliez le cordon d’alimentation du généra-
teur au secteur.
5. Allumez l’oscilloscope.
6. Allumez le générateur.
7. Fermez le circuit.
8. Représentez sur le schéma ci-contre la trace
que vous observez sur l’écran de l’oscilloscope.
9. Ouvrez le circuit, éteignez l’oscilloscope.
10. Remplacez, dans le circuit, le générateur
par la batterie.
11. Faites vérifier le circuit et les réglages par le professeur.
12. Allumez l’oscilloscope, puis le générateur.
13. Fermez le circuit
14. Représentez sur le même schéma qu’au point
8. la trace que vous observez sur
l’écran de l’oscilloscope.
15. Ouvrez le circuit.
16. Éteignez l’oscilloscope.
OB S E R VATI ON E.
•Lorsque le circuit est alimenté par le générateur, on voit une sinusoïde sur
l’écran de l’oscilloscope.
•Lorsque le circuit est alimenté par la batterie, on voit une droite sur l’écran
de l’oscilloscope.
CO NC LU S ION E.
•Lorsque le circuit est alimenté par le générateur, le courant qui parcourt le circuit est un
courant alternatif : la trace observée sur l’écran de l’oscilloscope est une sinusoïde .
On notera que la tension est dite alternative, car elle est alternativement positive,
puis négative .
•Lorsque le circuit est alimenté par la batterie, le courant qui parcourt le circuit est un
courant continu.: la trace observée sur l’écran de l’oscilloscope est une droite.
A
A
OSCILLOSCOPE
∆∆
G
6V
23
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CHAPITRE 3•Les courants électriques dans la maison ou dans l’entreprise
©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit
Activité 2APPRENDRE A MESURER UNE TENSION
MAXIMALE À L’OSCILLOSCOPE
1. Centrez verticalement la courbe obtenue sur l’oscillo-
scope. Les points les plus hauts et les points les plus bas doi-
vent être à égale distance de l’axe horizontal.
2. Mesurez sur l’écran de l’oscilloscope la distance (nombre
de carreaux) entre l’axe horizontal et un sommet de la sinusoïde.
Sur le schéma: 2,8 carreaux.
3. Relevez le calibre des tensions sur l’oscilloscope.
Sur le schéma: 5 volts par carreau.
4. Calculez la tension maximale en effectuant le produit
des deux grandeurs précédentes.
Tension maximale : Umax = 2,8 ×5 = 14 V.
MÉTHODE Mesure d’une tension maximale
5
10
20
50
.1
.2
.5
V mV
CAL
1
2
5
Bouton de réglage
du calibre des tensions
– Umax
Umax
Écran de l'oscilloscope
Déterminez la tension maximale indiquée par l’oscillogramme
ci-contre si le calibre des tensions indique 2 V par division.
Umax =3¥2 = 6 V
Déterminez la tension minimale indiquée par l’oscillogramme
ci-contre.
Umin =– 6 V
Que pouvez-vous dire de ces deux tensions ?
Les 2 tensions ont la même valeur absolue.
Un oscillogramme et le bouton des calibres des tensions ont été reproduits
ci-dessous.
a) Quel est le calibre des tensions utilisé ?
0,2 V/div
b) Calculez la valeur de la tension maximale observée.
Umax = 3,4 ¥0,2 = 0,68 V
5
10
20
50
.1
.2
.5
V mV
CAL
1
2
5
4
3
2
1
24
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DISTINGUER TENSION EFFICACE ET
TENSION MAXIMALE
Activité 3
Matériel
Un générateur
de courant
Un oscilloscope
Un rhéostat
Un multimètre
connecté
en voltmètre
Une résistance
Des fils
de connexion
M OD E OP ÉRATOI R E E.
1. Réglez le générateur pour qu’il délivre une tension
alternative de 6 V.
2. Réglez l’oscilloscope sur les calibres suivants:
– base de temps: 5 ms / division ;
– tension: 2 V / division.
3. Réalisez le circuit ci-contre.
4. Réglez le multimètre en voltmètre sur le calibre
« tension alternative de 20 V ».
5. Faites vérifier le circuit et les réglages par le
professeur.
6. Reliez le cordon d’alimentation du générateur au
secteur.
7. Allumez l’oscilloscope.
8. Allumez le générateur.
9. Centrez verticalement la courbe obtenue sur l’oscilloscope. Les points les plus hauts
et les points les plus bas doivent être à égale distance de l’axe horizontal.
10. Placez le curseur du rhéostat de manière à lire sur le voltmètre la plus grande valeur
possible de la tension.
11. Choisissez 6 positions différentes du curseur, réparties sur toute la longueur du
rhéostat. Pour chaque position du curseur, notez dans le tableau:
a) la tension maximale (Umax) que vous calculerez à partir de ce que vous observez sur
l’écran de l’oscilloscope;
b) la valeur de la tension efficace (Ueff)lue sur le multimètre.
12. Calculez les rapports . Chaque résultat sera donné au dixième. Notez-les
dans le tableau.
OB S E R VATI ON E.
•Les rapports sont égaux .
•De quelle valeur les rapports sont-ils le plus proches ? 0,7; 1 ; 12; 2 ; 2,5 ; π.
CO NC LU S ION E.
•Les valeurs des tensions lues sur le voltmètre et les valeurs des tensions maximales
déterminées à l’oscilloscope sont proportionnelles . On appellera désor-
mais tension efficace la valeur de la tension lue sur le voltmètre.
•La relation entre la tension maximale et la tension efficace est Umax = Ueff ¥12.
•En France, la tension du courant délivrée aux utilisateurs a pour valeur efficace 230 V.
Pour vérifier cette valeur un électricien utilise un voltmètre .
Umax
ᎏ
Ueff
Umax
ᎏ
Ueff
Umax
ᎏ
Ueff
A
OSCILLOSCOPE
∆∆
G
6V
V
Umax (V) 8,48 7,07 5,66 4,24 2,83 1,41
Ueff (V) 6 5 4 3 2 1
Umax
ᎏ
Ueff 1,41 1,41 1,42 1,41 1,42 1,41
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©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit
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CHAPITRE 3•Les courants électriques dans la maison ou dans l’entreprise
©NATHAN - La photocopie non autorisée est un délit
Activité 4APPRENDRE À MESURER LA PÉRIODE
D’UNE TENSION SINUSOÏDALE
À L’OSCILLOSCOPE
1. Relevez la distance entre deux sommets consécutifs de
la sinusoïde.
Sur le schéma: 4 carreaux.
Il est possible de mesurer d’autres distances sur l’écran pour
déterminer la période (voir schéma).
2. Relevez le calibre de la base de temps sur l’oscilloscope.
Sur le schéma: 20 ms par carreau.
3. Calculez la période en effectuant le produit des deux gran-
deurs précédentes.
Période : T=4×20 = 80 ms
T= 0,080 s.
MÉTHODE Mesure d’une tension maximale
5
2
1
.5
.2
10
20
50
.1
.2
.5
ms µs
X-Y
1
2
5
10
20
50
100
200
Bouton de réglage du calibre
de la base de temps
T
TT
Écran de l'oscilloscope
Déterminez la période du signal représenté ci-contre si la
base de temps est réglée sur 0,5 ms par division.
T=6¥0,5 = 3
T=3 ms
T=0,003.s
Un oscillogramme et le bouton de réglage de la base de temps ont été repro-
duits ci-dessous.
a) Quel est le calibre de la base de temps utilisé ?
100 ms / div
b) Calculez la période du signal représenté ci-dessus.
T=100 ¥5 = 500 ms
T=0,5 s.
5
2
1
.5
.2
10
20
50
.1
.2
.5
ms µs
X-Y
1
2
5
10
20
50
100
200
2
1
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