La tension alternative sinusoïdale et l'intensité

Merci !

Fiches
Classe(s) : 1re ST2S | Thème(s) : La limitation des risques électriques dans l'habitat

A La lecture d’un écran d’oscilloscope

aL’oscilloscope

Un écran d’oscilloscope peut être considéré comme un repère sur lequel va figurer la courbe représentant la tension suivie en fonction du temps.

L’axe vertical correspond à la tension observée et l’axe horizontal correspond au temps. On parle de division sur un oscilloscope ce qui correspond à un carreau.

La face avant de l’oscilloscope comporte des boutons de réglage qui définissent :

l’échelle des tensions : Sv, la sensibilité verticale, qui s’exprime en V/div ;

l’échelle des temps : Sh, la sensibilité horizontale, a été étudié au collège, mais on utilise de préférence au lycée le terme VB, vitesse de balayage (ou base de temps), qui s’exprime en ms/div.

Pour mesurer une tension, il faut donc multiplier le nombre de divisions verticales par la sensibilité verticale Sv.

Pour mesurer un temps, il faut donc multiplier le nombre de divisions horizontales par la vitesse de balayage VB (ou sensibilité horizontale Sh).

bLa tension sinusoïdale

Une tension sinusoïdale est alternative (elle est successivement positive et négative) et périodique. Sa forme caractéristique se trouve sur le schéma ci-contre :

la période T, exprimée en seconde (s), est la plus petite durée qui permette à la tension de se reproduire identique à elle-même ;

15492_P3_09

la fréquence f est l’inverse de la période ou le nombre de périodes par seconde : f = 1T ;

de même, la période T est l’inverse de la fréquence : T = 1f .

Remarque

Il faut penser à exprimer la période en seconde pour réaliser un calcul correct de la fréquence.

La fréquence s’exprime en hertz (Hz). La fréquence de la tension du secteur vaut 50 Hz et donc la période vaut : T = 1f = 150 = 0,020 s = 20 ms.

L’amplitude Um est la valeur maximale de la tension au cours d’une période. Pour la mesurer, on utilise aussi l’oscillogramme et on mesure le nombre de divisions verticales séparant la ligne médiane d’un sommet de la courbe.

Exemple

On obtient l’oscillogramme ci-contre lorsque les réglages sont :

V= 5,0 ms/div et Sv = 2,0 V/div.

1. Déterminer la période et la fréquence de cette tension.

2. Déterminer l’amplitude Um de cette tension.

15492_P3_10

Réponses :

1. Un motif du signal s’étend sur 3,2 divisions, donc la période vaut T = 3,2 × 5,0 = 16 ms = 16 × 10–3 s.

La fréquence de cette tension est donc l’inverse de la période, f = 116×103 = 63 Hz.

2. L’amplitude Um de cette tension vaut 2,0 V car il n’y a qu’une division entre la ligne médiane et un sommet. Or une division verticale vaut 2,0 volts, donc l’amplitude vaut 2,0 volts.

B La tension efficace Ue

La tension efficace Ue d’une tension alternative sinusoïdale est mesurée à l’aide d’un voltmètre.

Elle est liée à la tension maximale par la relation Ue = Um2 avec Um et Ue en volts (V).

C L’intensité du courant électrique

L’intensité I du courant s’exprime en ampère de symbole A. Elle est mesurée à l’aide d’un ampèremètre, branché en série dans le circuit.

Annabac est gratuit en septembre !

Inscris-toi pour en profiter.