Chapitre 13    Les tensions variables

Activité 13.1 : Étude de deux générateurs
Activité 13.2 : Mesures à l’oscilloscope
Cours
Exercices

Activité 13.1 : Étude de deux générateurs

I. Montage et mesures

A. Matériel

On dispose d’un GBF (générateur de basse fréquence), d’une alimentation stabilisée, d’un voltmètre, d’un chronomètre, de deux pinces crocodiles ainsi que de deux fils de connexion.

B. Avec l’alimentation stabilisée

On branche le voltmètre aux bornes de l’alimentation stabilisée afin de remplir le tableau suivant :

t (s) 0 10 20 30 40 50 60
U (V)              

C. Avec le GBF

On fait de même que dans le B.

II. Exploitation

A. Graphique

Tracer la courbe pour la pile. Placer les points sur le graphique pour le GBF, ne pas tracer la courbe.

On ne peut pas tracer de courbe pour le GBF parce qu’il manque trop de points intermédiaires (une mesure toutes les dix secondes c’est insuffisant). Mais on peut utiliser l’oscilloscope.

B. Description

1. Décrire la courbe obtenue pour la pile (on parle alors d’une tension continue).

2. Décrire la courbe obtenue pour le GBF (on parle alors d’une tension sinusoïdale).

3. Si on observe en détail cette dernière courbe, on remarque qu’il y a un motif qui se répète. Déterminer sa largeur et sa hauteur.

C. Conséquences pour le courant électrique

1. On imagine un circuit avec une pile, un résistor, une DEL verte (gauche) et une DEL rouge (droite).

       a. Représenter le courant électrique sur le premier schéma.

       b. Quelle sera alors la DEL qui brille ?

       c. Représenter le courant électrique sur le second schéma.

       d. Quelle sera alors la DEL qui brille ?

2. On remplace la pile par un GBF, on observe alors le fonctionnement suivant :

       a. Représenter le courant électrique sur les cinq schémas.

       b. Que verra-t-on pour les DEL ?

Lorsque l’interrupteur est ouvert, la situation est assez simple :

Lorsque l’interrupteur est fermé, le courant circule :

Et quand on tourne la pile :

La même situation avec un GBF, nous donne ceci :

T1 = 6 000 ms = 6 s

Mais dans la réalité, ceci va bien plus vite...

T2 = 3 000 ms = 3 s

bien plus vite...

T3 = 1 200 ms = 1,2 s

bien plus vite...

T4 = 120 ms = 0,12 s

bien plus vite...

Activité 13.2 : Mesures à l’oscilloscope

I. Montage

On branche le GBF aux bornes de la voie A de l’oscilloscope et la pile aux bornes de la voie B.

II. Observations

Recopier l’oscillographe obtenu et noter les réglages.

III. Exploitation

1. Quelle est la tension aux bornes de la pile ?

2. Quelle est la tension maximale aux bornes du GBF ?

3. Quelle est la tension minimale aux bornes du GBF ?

4. Quelle est la durée d’une oscillation (du motif) de la tension du GBF ?

Cours

Une pile, une ba________, une alimentation stabilisée... donnent toujours le même nombre de volts (sauf quand elles sont _____________) : on parle d’une tension continue. Quand une pile est usée, on le remplace (une seule vie) ; quand une batterie est usée, on la recharge (un millier de vies environ). Une batterie est un montage en série de plusieurs accumulateurs.

Un GBF ou une prise secteur ne donnent jamais le même nombre de _________, la ____________ varie tout le temps mais de manière régulière : il y a un mo_______ qui se répète sans cesse, on parle d’une tension périodique.La période est la durée d’un motif. C’est le temps qui s’écoule jusqu’à ce que la tension se reproduise identiquement à elle-même. Elle est __________ par la lettre T et s’exprime en _____________.
La fréquence correspond au nombre de motifs qui apparaissent en une seconde. Elle est symbolisée par la lettre ______ et se calcule par la _________________ : ƒ : _____________ (Hz, hertz)

T : _____________ (____, seconde)
Sur le motif qui se répète, seules trois grandeurs sont importantes : UMAX, Umin et T.

Attention :   t : ________ mais T : __________

Un GBF, qui fournit 3 V au maximum, est utilisé pour faire _____________ très rapidement une _______. On souhaite le remplacer par une pile, pour que la DEL brille toujours de la même manière, il ne faut pas une pile de ______ V mais seulement de 2,12 V. Cette valeur s’appelle la valeur efficace de la tension.
Pour une tension sinusoïdale, on peut la calculer avec la formule :

On peut mesurer cette valeur avec un ________________ réglé sur la zone AC V ou V~.

Exercices

I. Exercice 4 p. 172

II. Exercice 7 p. 173

III. Exercice 8 p. 173