Utilisation de l`oscilloscope

3ème COURS
Electricité Chapitre 3
UTILISATION DE L'OSCILLOSCOPE
CORRECTION
DES
EXERCICES
Téléchargé sur http://gwenaelm.free.fr/2008-9
Correction :
Exercice 1 p 146
1 – Lorsque le balayage n'est pas enclenché, on observe une tâche lumineuse (le « spot »)
au centre de l'écran de l'oscilloscope.
2 – Lorsque le balayage est enclenché, on observe un trait horizontal lumineux sur l'écran
de l'oscilloscope.
3 – Un oscillogramme est la figure observée sur l’écran d'un oscilloscope.
4 – Voir l'oscillogramme ci-contre.
Exercice 2 p 146
1 – C'est pour l'oscillogramme b que le balayage a été enclenché. En effet, on a alors un trait horizontal.
2 – La tension visualisée est une tension continue car le trait lumineux est horizontal. Il indique que la valeur de la tension
est à chaque instant la même (elle est constante) ce qui caractérise une tension continue.
3 – Puisqu'en l'absence de tension, le spot se trouve au centre de l'écran, on peut affirmer qu'il a dévié de 2,5 divisions (2,5
carreaux) ce que l'on note Y = 2,5 div (on utilise la lettre Y car on travaille sur l'axe vertical, axe des ordonnées qu'en
mathématiques on note y).
Puisque la sensibilité verticale est S = 5 V/div (ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe vertical
correspond à 5 V) et que la formule reliant U, Y et S est la suivante : U = Y×S , on peut aisément calculer la valeur de
la tension visualisée à l'oscilloscope U = 2,5×5 = 12,5 V.
Exercice 3 p 146
L'oscillogramme c représente une tension continue car on obtient un trait lumineux horizontal. L'oscillogramme b représente
une tension sinusoïdale car la visualisation de cette tension donne une courbe en forme de sinusoïde (vagues). Les
oscillogrammes a et b représentent des tensions alternatives car leurs valeurs sont alternativement positives, puis négatives.
Exercice 4 p 146
La tension du secteur est alternative, périodique et sinusoïdale.
Exercice 5 p 146
1 – Le commutateur de sensibilité verticale placé dans cette position indique que la sensibilité verticale S est alors de 5V/div
(ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V).
2 – Si la déviation maximale du spot est de 3 divisions (Y = 3 div), alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on
peut écrire : U max = Y×S = 3×5 = 15V. La valeur maximale de cette tension est donc de 15 V.
Exercice 6 p 146
1 – Le commutateur de durée de balayage placé dans cette position indique que la durée de balayage B est alors de 2 ms/div
(ce qui indique que chaque division (chaque carreau) sur l'axe horizontal correspond à 2 ms).
2 – Si le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), alors, en utilisant la formule reliant T, X et B, on peut écrire :
T = X×B = 4×2 = 8 ms. La période de cette tension est donc de 8 ms soit 0,008 s.
Exercice 7 p 146
1 – En France, la valeur de la fréquence de la tension du secteur est f = 50 Hz. Comme on sait que
1
1
T = =
= 0,02s = 20 ms. La période de la tension du secteur est donc de 20 millisecondes.
f
50
2 – Puisqu'aux Etats-Unis, la période de la tension sinusoïdale du secteur est T = 16,6 ms = 0,0166 s, sa fréquence est de
1
1
f =
=
= 60 Hz.
T
0,0166
Exercice 8 p 146
a et b – Puisqu'il faut 6 divisions à cette tension pour se reproduire identique à elle-même, c'est que son motif occupe 6
divisions. La durée de balayage B valant 0,1 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut calculer la période
de cette tension : T = X×B = 6×0,1 = 0,6 ms. Elle vaut donc 0,6 ms soit 0,0006 s ( 6×10−4 s ).
Exercice 9 p 146
a – Pour mesurer la tension efficace d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser un voltmètre.
b – Pour mesurer la tension maximale d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser un oscilloscope.
Exercice 10 p 146
1 – La relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa valeur maximale Umax est U max = 1,4 × U.
2 – Si la valeur efficace de la tension du secteur est de 230 V, sa valeur maximale vaut Umax = 1,4 × 230 = 322 V.
3 – Les caractéristiques de cette tension sont :
•
Umax = 2 V
•
T = 4 s.
Exercice 14 p 149
1 – Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div), que la sensibilité verticale S est de 2V/div
alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y×S = 2,5×2 = 5 V. La valeur maximale
de cette tension est donc de 5 V.
2 – Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que la durée de balayage B est de 20 ms/div, en
utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut écrire : T = X×B = 4×20 = 80 ms. La période de cette tension est
donc de 80 ms.
3 – Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 80 ms = 0,08 s (N'oubliez pas de convertir votre période
1
1
=
= 12,5 Hz. .
en seconde avant d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de f =
T
0,08
4 – a – Le sélecteur du voltmètre doit être réglé sur la zone « alternatif » pour qu'on puisse effectuer une mesure sur un
courant alternatif.
b – Le voltmètre va indiquer la valeur efficace de la tension étudiée. Puisque la relation entre la valeur efficace d'une tension
U
sinusoïdale U et sa valeur maximale Umax est U max = 1,4 × U , on peut écrire U = max . La valeur qu'affichera le
1,4
5
= 3,6 V.
voltmètre sera donc U =
1,4
Exercice 15 p 149
1 – Cette tension représenté sur l'oscillogramme obtenu Peut être caractérisée par les termes suivants : variable, alternative,
périodique et sinusoïdale.
2 – a – La sensibilité verticale se lit sur le bouton Volts/div de l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 5
V/div.
b – Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div), que la sensibilité verticale S est de 5 V/div
alors, en utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y×S = 2,5×5 = 12,5 V. La valeur
maximale de cette tension est donc de 12,5 V.
3 – a – La durée de balayage se lit sur le bouton Time/div de l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 2 ms/
div.
b – Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que la durée de balayage B est de 2 ms/div, en
utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut écrire : T = X×B = 4×2 = 8 ms. La période de cette tension est
donc de 8 ms.
c – Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 8 ms = 0,008 s (N'oubliez pas de convertir votre période
1
1
=
= 125 Hz. .
en seconde avant d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de f =
T
0,008
Correction :
Exercice 1 p 146
1 – Lorsque le balayage n'est pas
enclenché, on observe une tâche
lumineuse (le « spot ») au centre de
l'écran de l'oscilloscope.
2 – Lorsque le balayage est enclenché, on
observe un trait horizontal lumineux sur
l'écran de l'oscilloscope.
3 – Un oscillogramme est la figure
observée sur l’écran d'un oscilloscope.
4 – Voir l'oscillogramme ci-contre.
Exercice 2 p 146
1 – C'est pour l'oscillogramme b que le balayage a été enclenché. En effet,
on a alors un trait horizontal.
2 – La tension visualisée est une tension continue car le trait lumineux est
horizontal. Il indique que la valeur de la tension est à chaque instant la
même (elle est constante) ce qui caractérise une tension continue.
3 – Puisqu'en l'absence de tension, le spot se trouve au centre de l'écran, on
peut affirmer qu'il a dévié de 2,5 divisions (2,5 carreaux) ce que l'on note Y
= 2,5 div (on utilise la lettre Y car on travaille sur l'axe vertical, axe des
ordonnées qu'en mathématiques on note y).
Puisque la sensibilité verticale est S = 5 V/div (ce qui indique que chaque
division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V) et que la
formule reliant U, Y et S est la suivante : U = Y×S , on peut aisément
calculer la valeur de la tension visualisée à l'oscilloscope
U = 2,5×5 = 12,5 V.
Exercice 3 p 146
L'oscillogramme c représente une tension continue car on obtient un trait
lumineux horizontal. L'oscillogramme b représente une tension sinusoïdale
car la visualisation de cette tension donne une courbe en forme de sinusoïde
(vagues). Les oscillogrammes a et b représentent des tensions alternatives
car leurs valeurs sont alternativement positives, puis négatives.
Exercice 4 p 146
La tension du secteur est alternative, périodique et sinusoïdale.
Exercice 5 p 146
1 – Le commutateur de sensibilité verticale placé dans cette position indique
que la sensibilité verticale S est alors de 5V/div (ce qui indique que chaque
division (chaque carreau) sur l'axe vertical correspond à 5 V).
2 – Si la déviation maximale du spot est de 3 divisions (Y = 3 div), alors, en
utilisant la formule de l'exercice 2 p 146, on peut écrire :
U max = Y×S = 3×5 = 15 V. La valeur maximale de cette tension est
donc de 15 V.
Exercice 6 p 146
1 – Le commutateur de durée de balayage placé dans cette position indique
que la durée de balayage B est alors de 2 ms/div (ce qui indique que chaque
division (chaque carreau) sur l'axe horizontal correspond à 2 ms).
2 – Si le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), alors, en
utilisant la formule reliant T, X et B, on peut écrire :
T = X×B = 4×2 = 8 ms. La période de cette tension est donc de 8 ms
soit 0,008 s.
Exercice 7 p 146
1 – En France, la valeur de la fréquence de la tension du secteur est f = 50
1
1
=
= 0,02s = 20 ms. La période de
Hz. Comme on sait que T =
f
50
la tension du secteur est donc de 20 millisecondes.
2 – Puisqu'aux Etats-Unis, la période de la tension sinusoïdale du secteur est
T = 16,6 ms = 0,0166 s, sa fréquence est de
1
1
f =
=
= 60 Hz.
T
0,0166
Exercice 8 p 146
a et b – Puisqu'il faut 6 divisions à cette tension pour se reproduire identique
à elle-même, c'est que son motif occupe 6 divisions. La durée de balayage B
valant 0,1 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice 6 p 146, on peut
calculer la période de cette tension : T = X×B = 6×0,1 = 0,6 ms. Elle
vaut donc 0,6 ms soit 0,0006 s ( 6×10−4 s ).
Exercice 9 p 146
a – Pour mesurer la tension efficace d'une tension sinusoïdale, il faut utiliser
un voltmètre.
b – Pour mesurer la tension maximale d'une tension sinusoïdale, il faut
utiliser un oscilloscope.
Exercice 10 p 146
1 – La relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa
valeur maximale Umax est U max = 1,4 × U.
2 – Si la valeur efficace de la tension du secteur est de 230 V, sa valeur
maximale vaut U max = 1,4 × 230 = 322 V.
3 – Les caractéristiques de cette tension sont :
•
Umax = 2 V
•
T = 4 s.
Exercice 14 p 149
1 – Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div),
que la sensibilité verticale S est de 2V/div alors, en utilisant la formule de
l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y×S = 2,5×2 = 5 V. La
valeur maximale de cette tension est donc de 5 V.
2 – Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que
la durée de balayage B est de 20 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice
6 p 146, on peut écrire : T = X×B = 4×20 = 80 ms. La période de
cette tension est donc de 80 ms.
3 – Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 80 ms =
0,08 s (N'oubliez pas de convertir votre période en seconde avant
d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de
1
1
f =
=
= 12,5 Hz. .
T
0,08
4 – a – Le sélecteur du voltmètre doit être réglé sur la zone « alternatif »
pour qu'on puisse effectuer une mesure sur un courant alternatif.
b – Le voltmètre va indiquer la valeur efficace de la tension étudiée.
Puisque la relation entre la valeur efficace d'une tension sinusoïdale U et sa
valeur maximale Umax est U max = 1,4 × U , on peut écrire U =
La valeur qu'affichera le voltmètre sera donc U =
U max
.
1,4
5
= 3,6 V.
1,4
Exercice 15 p 149
1 – Cette tension représenté sur l'oscillogramme obtenu Peut être
caractérisée par les termes suivants : variable, alternative, périodique et
sinusoïdale.
2 – a – La sensibilité verticale se lit sur le bouton Volts/div de
l'oscilloscope. Celle utilisée dans cet exercice est donc de 5 V/div.
b – Puisque la déviation maximale du spot est de 2,5 divisions (Y = 2,5 div),
que la sensibilité verticale S est de 5 V/div alors, en utilisant la formule de
l'exercice 2 p 146, on peut écrire : U max = Y×S = 2,5×5 = 12,5 V. La
valeur maximale de cette tension est donc de 12,5 V.
3 – a – La durée de balayage se lit sur le bouton Time/div de l'oscilloscope.
Celle utilisée dans cet exercice est donc de 2 ms/div.
b – Puisque le motif de cette tension occupe 4 divisions (X = 4 div), et que
la durée de balayage B est de 2 ms/div, en utilisant la formule de l'exercice
6 p 146, on peut écrire : T = X×B = 4×2 = 8 ms. La période de cette
tension est donc de 8 ms.
c – Puisque la période de la tension sinusoïdale étudiée est T = 8 ms =
0,008 s (N'oubliez pas de convertir votre période en seconde avant
d'utiliser la formule reliant f et T), sa fréquence est de
1
1
f =
=
= 125 Hz.
T
0,008