Tension continue et tension variable - Hachette

C
Un vélo de ville, un VTT sont obligatoirement équipés d’un système
d’éclairage. Celui-ci peut fonctionner à partir d’un alternateur ou à
partir de piles.
e
u
n
i
t
n
o
c
Tension
e
l
b
a
i
r
a
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i
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l
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n
et u
Identifier une tension
continue et une tension
alternative.
Relever point par point les
variations au cours du
temps d’une tension
alternative périodique.
Mesurer la valeur
maximale et la période
d’une tension alternative
périodique.
85
Activité 1
SOCLE
COMMUN
Comment comparer le courant continu
et le courant alternatif ?
Réalise et observe
+ Construis les
montages comportant
un conducteur ohmique
et deux D.E.L. montées
en dérivation, têtebêche.
Dans le premier circuit
doc.1, les D.E.L. sont
alimentées par une pile ;
dans le second doc.2,
les D.E.L. sont alimentées
par un générateur très
basse fréquence (G.T.B.F.)
réglé sur une très petite
fréquence (0,1 Hz par
exemple).
doc.1 Le générateur est une pile.
+ Observe l’éclairement
des D.E.L. dans les deux
montages.
+ Inverse le sens des
branchements aux
bornes des deux
générateurs et note les
modifications observées.
doc.2 Le générateur est un générateur très basse fréquence (G.T.B.F.).
1 Quel est le sens du courant délivré par la pile ?
2 Dans quel montage l’inversion des bornes du générateur n’a-t-elle pas d’effet sur l’éclairement des D.E.L. ?
3 Que peux-tu conclure sur le sens du courant délivré par les générateurs T.B.F. ?
86
Chapitre 8
Activité 2
B2i
Quelles sont les propriétés des tensions continues,
des tensions alternatives ?
Réalise et observe
Expérience 1
+ Branche un oscilloscope (voir annexe page 156)
Expérience 2
doc.3 Acquisition de la tension aux
bornes d’une pile.
+ Recommence l’expérience avec un générateur de tension alternative. doc.4
+ Un motif élémentaire de la courbe se répète au cours du temps. Relève la durée
correspondant à ce motif.
+ Relève la valeur maximale de la tension aux sommets de la courbe.
doc.4 Acquisition d’une tension variable dans le temps à l’aide d’une interface.
1 Que caractérise une tension continue ?
2 La tension délivrée par le générateur de tension alternative est-elle constante ?
Garde-t-elle le même signe ?
3 On appelle période la durée correspondant à un motif élémentaire qui se reproduit dans
le temps. Quelle est, en secondes, la période T de la tension délivrée par ce générateur ?
4 Quelle est la valeur maximale Umax de cette tension ?
87
8
électricité
ou un système ExAO aux bornes d’une pile. doc.3
+ Lance l’acquisition des valeurs de la tension à
ses bornes.
+ Observe le graphique obtenu.
1 Tension continue
SOCLE
COMMUN
La tension aux bornes d’une pile est continue.
2 Tension alternative
La tension délivrée par un
générateur de courant continu est
constante au cours du temps : c’est
une tension continue.
SOCLE
COMMUN
La tension aux bornes d’un alternateur
de bicyclette est alternative.
La tension délivrée par un
générateur de courant alternatif
prend des valeurs tantôt positives,
tantôt négatives.
Cette tension est périodique et se
caractérise par :
• la période T : c’est la durée d’un
motif élémentaire exprimée en
secondes.
• La tension maximale Umax : c’est la
plus grande valeur prise par la
tension. Elle s’exprime en volts.
Avec un oscilloscope, on mesure la période T et l’amplitude Umax .
Avec un balayage de 10 ms/DIV, la période est : T = 3 ¥ 10 = 30 ms soit 0, 030 s.
Avec une sensibilité verticale de 5 V/DIV, la tension maximale est : Umax = 2 ¥ 5 = 10 V.
88
Technicien(ne),
Télécoms et Réseaux
Le technicien intervient sur différents
équipements (téléphones, ordinateurs…)
qui échangent différentes informations
(images, voix, sons, données…).
• Il procède à des
installations, des
tests, des
réglages et émet
des diagnostics
en cas de panne.
• Il est soumis à
des progrès
techniques
incessants et
rapides et il doit
se former ou
s’autoformer
souvent.
• Il peut assurer
de la
télémaintenance
depuis un bureau ou se rendre chez un client (par exemple une PME ).
Métier proche :
technicien(ne)
électronicien(ne)
Il intervient sur différents produits audio, vidéo, appareillage médical (IRM,
Scanner…) instruments de mesure, interface d’acquisition de données,
automobiles, systèmes de surveillance ou de navigation (bateau, avion, train).
Formations
• BEP Métiers de l’électronique.
• Bac Pro Système électronique numérique ; Micro-informatique et réseaux.
• BTS Domotique ; Systèmes électroniques ; Informatique et réseaux pour l’industrie et les services techniques.
89
8
électricité
Dans ce métier
Tu désires devenir spécialiste
des réseaux téléphonique et informatique.
Tu désires réaliser des équipements reliés
par câbles, satellite, réseaux hertziens
et fibres optiques.
Pour chaque ligne, indique la (ou les) bonne(s) réponse(s).
A
1 La tension aux bornes
d’une pile est…
2 La période d’une
tension s’exprime en…
3 La valeur maximale
d’une tension
correspond à la valeur…
4 Cette tension est…
5 Cette tension est…
B
C
• continue
• variable dans le temps • constante
• secondes
• volts
• millivolts
• aux sommets de la
courbe
• initiale de la tension
• que prend la tension
au bout d’une période
• alternative
• périodique
• continue
• alternative
• périodique
• continue
3 Complète le tableau
1 Générateur de courant continu
Après avoir observé les oscillogrammes ci-dessous
et en t’aidant de l’annexe page 158, complète le
tableau en plaçant des croix dans les cases convenables.
a) Reproduis le schéma et indique le sens du
courant dans le circuit.
b) Quelle diode électroluminescente éclaire ?
2 Générateur très basse fréquence
a)
b)
c)
d)
G.T.B.F.
a) Que signifie le sigle « G.T.B.F. » ?
b) Le générateur T.B.F. délivre-t-il une tension
continue ou une tension variable avec le temps ?
c) Décris l’éclairement des D.E.L.
90
Ces oscillogrammes sont ceux d’une tension
mesurée :
Chapitre 8
Oscillogrammes
Mesure la tension maximale et la période de la
tension visualisée à l’oscilloscope.
a) b) c) d)
Aux bornes d’une pile
Solution
Mesure de la tension maximale
• Le nombre de divisions correspondant à un
sommet : 3,2 divisions
• La sensibilité verticale est : 2 V/DIV.
• La tension maximale Umax = 3,2 ¥ 2 = 6,4 soit
Umax = 6,4 V.
Mesure de la période de la tension
• Une période correspond à 3 divisions.
• La vitesse de balayage est 16 ms / DIV.
• La période est T = 16 ¥ 3 = 48 ms soit
T = 0,048 s.
Aux bornes d’un générateur de
courant alternatif sinusoïdal
En courant continu (DC)
En courant alternatif (AC)
Avec le balayage de l’oscilloscope
Sans le balayage de l’oscilloscope
4 Mesures de tension
a) Comment peux-tu mesurer la tension aux
bornes d’une pile ?
b) Comment peux-tu mesurer la tension maximale aux bornes d’un générateur ?
À toi de résoudre
Sur la voie Y1, lis la sensibilité verticale et la
vitesse de balayage correspondant aux réglages
de l’oscilloscope suivant. Déduis en la valeur
maximale et la période de la tension visualisée.
5 Lecture sur une courbe
4
U (V)
électricité
3
2
1
Temps (s)
0
–1
10
50
100
150
200
–2
–3
–4
On a représenté une tension variable en fonction
du temps.
a) À combien de périodes correspond ce tracé ?
b) Quelle est la durée de la période ?
c) Quelle est la valeur de la tension maximale ?
8 Décris l’éclairement des D.E.L.
G
D2
D1
6 D’autres phénomènes périodiques
Les phénomènes décrits ci-dessous sont périodiques. Calcule leur période en secondes.
a) Julie a compté qu’en 50 secondes dix vagues se
sont écrasées sur le rocher du « Grand Large ».
b) La terre tourne sur elle-même.
c) Un mensuel paraît tous les mois.
Deux D.E.L. montées tête-bêche sont alimentées
par un G.T.B.F. La tension aux bornes des deux
D.E.L. est représentée ci-dessous en fonction du
temps.
U (V)
0
7 Exercice résolu
8
t (s)
1
2
3
4
5
6
Complète le tableau en signalant quelle D.E.L.
éclaire.
Temps (s)
1
1,5
2
2,5 3,5 4,5
D2
D.E.L. éclairée
9 Résultats expérimentaux
B2i
Cloé relève toutes les cinq secondes la tension aux
bornes d’un générateur T.B.F.
91
Temps (s) Tension (V) Temps (s) Tension (V)
0
0,0
85
– 3,4
5
0,8
90
– 2,2
10
1,8
95
– 1,2
15
2,8
100
– 0,2
20
3,7
105
0,8
25
4,7
110
1,7
30
5,7
115
2,7
35
6,8
120
3,7
40
7,7
125
4,7
45
8,7
130
5,7
50
9,7
135
6,6
55
– 9,3
140
7,7
60
– 8,1
145
8,4
65
– 7,1
150
9,6
70
– 6,1
155
– 9,3
75
– 5,1
160
– 8,1
80
– 4,4
a) En utilisant le tableau de mesures, construis la
courbe représentant la tension en fonction du
temps.
Échelles : en abscisse : 1 cm pour 10 s et en ordonnée : 1 cm pour 1 V (tu peux utiliser un tableur
grapheur).
b) Lis sur ce graphique la valeur maximale et la
période de la tension délivrée par ce générateur
T.B.F.
0 Éclairage intermittent
Dans le montage suivant, à partir d’une extinction
de la lampe, on a compté consécutivement 10
autres extinctions en 50 secondes. Détermine la
période de la tension alternative délivrée par le
G.T.B.F. à ses bornes.
a) Cette tension est-elle alternative ? Justifie la
réponse.
b) Combien de périodes sont représentées sur
l’intervalle 0 ms ≤ t ≤ 400 ms ?
Dans cette durée, combien de fois la tension
prend-elle la valeur de 3 V ?
Quelle est la valeur, en secondes, de la période ?
c) Quelle est la valeur maximale de la tension ?
Quelle est sa valeur minimale ?
d) La durée entre deux points consécutifs du
graphique est de 5 ms. Quelles sont les valeurs de
la tension pour t = 40 s et t = 70 s ?
e) On considère l’évolution de cette tension pour
une durée telle que : 160 ms ≤ t ≤ 270 ms.
Sur quels intervalles de temps la tension est-elle
croissante ? Décroissante ? À quels instants s’annule-t-elle ?
w Situation problème
Peut-on utiliser l’une
des tensions de sorties
marquées 6 V - 12 V et
18 V d’un transformateur de sécurité basse
tension à la place de
l’adaptateur marqué
12 V d’une livebox (ou
d’un scanner) ?
Propositions
Transformateur
de sécurité
G.T.B.F.
q Tension triangulaire
B2i
Avec une interface d’acquisition, on obtient la
représentation graphique suivante d’une tension
triangulaire aux bornes d’un G.T.B.F. :
92
Expérience
a) Pour vérifier les deux propositions, de quel
matériel faut-il disposer ?
b) Comment effectuer les branchements nécessaires et quels réglages faut-il prévoir ?
c) Fais valider tes projets par le professeur qui
mettra sous tension.
Conclusion
d) Les deux sorties des appareils sont-elles interchangeables ?