Document sur les caractéristiques des tensions alternatives

Document sur les caractéristiques des tensions alternatives
Classes de 3ème et 2nde
A. tension alternative et tension continue : définitions
Une tension continue
C’est une tension dont la valeur de la tension (en volt) ne varie pas au court du temps.
Une tension alternative
C’est une tension dont la valeur de la tension (en volt) varie au court du temps, un prenant successivement
des valeurs positives puis négatives.
B. Reconnaitre une grandeur alternative périodique
La grandeur considérée ici sera la tension.
Attention de bien diférencier les termes "alternative" et "périodique".
Définition des termes
Alternative : dans le cas d’une tension, il s’agit d’une tension dont les valeurs changent de signe régulièrement
et dont la valeur moyenne est nulle (= le signal a une forme symétrique par rapport à l'axe des abscisses).
Périodique : dans le cas d’une tension, il s’agit d’une tension dont les variations se reproduisent de manière
identique à intervalles de temps réguliers.
Conclusion
Remarque : le côté alternatif est lié au signe de la tension (visible sur l 'axe des ordonnées, en V pour une
tension), le terme périodique est lié à la répétition dans le temps (visible sur l'axe des abscisses, en s).
Le motif est lié à la forme de la tension.
Conclusion : Une grandeur alternative périodique est une grandeur dont les valeurs changent de signes à
intervalles de temps réguliers.
Exemple : c’est le cas de la tension du secteur qui est sinusoïdale (forme), alternative (signe) et périodique
(répétition dans le temps).
C. Tension maximale Um et période T
Pour déterminer graphiquement
la valeur maximum Um d’une tension, il faut que celle-ci soit variable
la valeur T de sa période, il faut que la tension soit périodique.
Cours tensions alternatives – inspiré d'un cours de C.Garraut – Classes de 3ème/2nde
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Première étape : Lecture des valeurs sur le graphe
Sur l’axe des ordonnées : il faut compter le nombre de carreaux (ou divisions) entre l’axe des abcisses et le
sommet de la courbe : on obtient une valeur de la tension maximale : Um
MAis ATTENTION ! Celle-ci est en carreaux (ou divisions) et non en volts
Sur l’axe des abcisses : il faut compter le nombre de carreaux (ou divisions) séparant deux maxima consécutifs
(= deux sommets qui se suivent). On obtient une valeur de la période : T
Mais ATTENTION ! Celle-ci est en carreaux (ou divisions) et non en secondes
Seconde étape : Détermination des valeurs réelles
Sur l’axe des ordonnées : il faut connaître la valeur en volt d’un carreau (ou division). Puis, il faut multiplier
le résultat de l’étape 1 par la valeur en volt d’un carreau et trouver ainsi la valeur en volt de Um (tension
maximale).
Sur l’axe des abcisses : il faut connaître la valeur en seconde d’un carreau (ou division). Puis, il faut
multiplier le résultat de l’étape 1 par la valeur en seconde d’un carreau et trouver ainsi la valeur en seconde
de T (période).
Rappel : Il existe une valeur liée à la période T d'une grandeur périodique et qui représente le nombre
d’évènements étudiés, et ce en une seconde : il s'agit de la fréquence f.
Exemple : votre coeur bat à 60 pulsations par minutes, soit 1 pulsation par seconde. Votre pulsation
cardiaque a alors une fréquence de 1 Hz.
On détermine la fréquence f (en Hertz, Hz)d'une grandeur périodique par la formule suivante :
f=
1
T
avec T la période en s
D. Valeur efficace Ueff d'une tension alternative : définition
Qu’est-ce qu’une tension efficace ?
Une tension alternative passe par un maximum (positif), puis par zéro, puis par un minimum (négatif), puis par
zéro, puis par un maximum (positif (etc…) : elle a donc une valeur moyenne.
Le récepteur électrique (l’appareil électrique) qui reçoit cette tension alternative a juste besoin que celle-ci
ait globalement une valeur "moyenne" suffisante pour le faire fonctionner.
Cette valeur "moyenne suffisante" est appelée tension efficace Ueff.
E. Tension maximale Um à partir d’une tension efficace Ueff
Rappel : Formule pour trouver la tension efficace
Il s’agit d’un calcul.
Avec :
Ueff : tension efficace (en V : Volt)
Um : tension maximale (en V : Volt)
et racine carré de 2 = 1,414 (environ)
Expérimentalement :
la tension efficace est mesurée avec un voltmètre branchée en dérivation (position AC).
la tension maximale est déterminée par la lecture d’un oscillogramme (issu de la trace du spot lumineux sur
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l’écran d’un oscilloscope).
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