Comment caractériser et exploiter un signal électrique ?
Tension continue et alternative :
Tension continue
La valeur d’une tension continue ne varie pas au cours du temps. La tension électrique fournie par une pile ou une batterie est continue.
Tension U (V)
U = ………. x ………. = ………. V
V/DIV x Nb DIV
Tension alternative
La tension alternative prend successivement des valeurs positives et négatives. La tension électrique fournie par un alternateur est alternative.
Tension Umax (V)
Umax = ………. x ………. = ………. V
V/DIV x Nb DIV
Temps d’une oscillation
Période T (s)
T = ………. x ………. = ………. ms
ms/DIV x Nb DIV
T = ………. s
Nombre d’oscillations par seconde
Fréquence f (Hz)
f (Hz) = 1 / T (s)
f = ………. / ………. = ………. Hz
L’oscilloscope permet de déterminer la valeur maximale de la tension : Umax
Oscilloscope en ligne (Geogebra)
Le voltmètre (en mode alternatif) permet de déterminer la valeur efficace de la tension : Ueff
Umax = Ueff x √2
En France, la tension du secteur est alternative et sinusoïdale.
Valeur efficace : Ve = 230 V
Fréquence : f = 50 Hz
Exercices courant continu et alternatif :
Exercice 1 : courant des perceuses électriques.
Je dispose de 2 perceuses dont les plaques signalétiques sont présentées ci-dessous :
Perceuse A
550 tr/min 10 V
Perceuse B
3000 tr/min 230 V 730 W 50 Hz
Sur un oscilloscope, on visualise la tension d’alimentation de chacune de ces 2 perceuses. On obtient les oscillogrammes suivants :
Oscillogramme 1
Calibre : 5 V par division verticale
Oscillogramme 2
Calibre : 2,5 ms par division horizontale
- Indiquer lequel de ces deux oscillogrammes correspond à la tension d’alimentation de la perceuse A. Justifier.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. - Calculer, en V, la valeur de la tension représentée par l’oscillogramme n° 1.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. - Calculer, en s, la période T de la tension représentée sur l’oscillogramme n°2.
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. - Calculer, en Hz, la fréquence, f de cette tension :
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. - Pouvait-on prévoir cette valeur de la fréquence ? Justifier la réponse.
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….
Exercice 2 : étude d’un oscillogramme.
- Indiquer la nature de la tension observée sur l’oscillogramme ci-contre. Justifier :
………………………………………………………………………………………………………………………………… - Calculer, en s, la période T de la tension en utilisant l’oscillogramme ci-contre :
………………………………………………………………………………………………………………………………… - En déduire, en Hz, la fréquence de la tension observée :
………………………………………………………………………………………………………………………………… - Déterminer, en V, la tension maximale Umax en utilisant l’oscillogramme ci-contre.
………………………………………………………………………………………………………………………………… - En déduire la valeur U de la tension efficace. Donner la valeur arrondie à l’unité.
…………………………………………………………………………………………………………………………………
Capacités et connaissances issues du référentiel CAP Physique Chimie Education Nationale
Capacités
Distinguer une tension continue d’une tension alternative.
Reconnaître une tension alternative périodique.
Déterminer graphiquement la valeur maximale et la période d’une tension alternative sinusoïdale.
Exploiter la relation entre la fréquence et la période.
Décrire un signal périodique et donner les valeurs le caractérisant (valeur efficace et valeur maximale de la tension, période, fréquence).
Connaissances
Connaître les grandeurs permettant de décrire une tension sinusoïdale monophasée ainsi que leur unité (valeur maximale de la tension, valeur efficace de la tension, période, fréquence).
Savoir que la tension du secteur en France est alternative et sinusoïdale, de valeur efficace 230 V et de fréquence 50 Hz.