LES CARACTERISTIQUES D’UNE TENSION ALTERNATIVE SINUSOÏDALE

Définitions

·         La tension est dite variable si, elle varie au cours de temps.

·         La tension est dite alternative si, elle change de signe régulièrement au cours du temps.

·         La tension alternative est dite sinusoïdale si sa courbe représentative est une sinusoïde.

Exemple : tension aux bornes d’une dynamo, prise de secteur…

On utilise un oscilloscope pour visualiser une tension variable, la courbe observée est un oscillogramme.

Caractéristiques :

L’oscillogramme nous permet de mesurer :

-la période

La période d’un courant alternatif est le temps qui s’écoule entre deux reprises consécutives de même sens par un courant alternatif.

T= x .S_h

x  est le nombre de divisions sur la base des temps horizontale

S_h est le balayage de l’oscilloscope en seconde par division (s/div)

T est la période en seconde

-la valeur de la tension maximale :

La tension maximale U_max  est la plus grande valeur d’une tension alternative.

U_max= y . S_v

y est le nombre de division sur la verticale

Sv est la sensibilité verticale de l’oscilloscope en volt par division (V/div),

Umax est la tension maximale en volt(V)

La valeur efficace d’une tension alternative sinusoïdale est notée U_eff. La relation qui lie la tension maximale et la tension efficace est :

U_max= Ѵ2.U_eff

U_max est la tension maximale en volt (V)

U_eff est la tension efficace en volt(V)

De même la relation entre l’intensité efficace et l’intensité maximale est :

I_max= Ѵ2.I_eff

I_max est l’intensité maximale en ampère (A)

I_eff est l’intensité efficace en ampère (A)

NB : Le voltmètre affiche la tension efficace

Production du courant alternatif

Le courant alternatif est essentiellement produit à partir des alternateurs.

On distingue :

-les alternateurs des centrales électriques

-les générateurs de laboratoire

-les générateurs de très basse fréquence

-la dynamo de la bicyclette.

NB : Toutes les tensions alternatives ne sont pas sinusoïdales.

EXERCICES

EXERCICE I : L’Oscillogramme ci-dessous représente une tension alternative.

Déterminer :

1. Le type de tension

2. Combien de périodes compte-t-on sur cet oscillogramme ?

3. La période T et déduire la fréquence.

4. La valeur maximale et la valeur efficace de la tension

5. Repasse en rouge un motif élémentaire de cette tension.

On donne :

La vitesse de balayage de l’oscilloscope est B = 1 ms/div.
La sensibilité verticale de l’oscilloscope est Sv = 2 V/div.

EXERCICE II :
La fréquence de cette tension sinusoïdale est f = 100 Hz.
La tension maximale Umax de cette tension est Umax = 1 V.
a) Calculer la période T de cette tension.
b) Calculer la vitesse de balayage B de l’oscilloscope.
c) Calculer la sensibilité verticale Sv de l’oscilloscope.

EXERCICE III :

1. Un générateur délivre une tension alternative sinusoïdale de valeur maximale Um=310,2 V. Calculer la valeur efficace de cette tension.

2. La tension de secteur de la compagnie ENEO est 220V et sa fréquence 50 Hz. Calculer sa tension maximale ainsi que sa période.

CORRIGES

EXERCICE I :

1. C’est une tension alternative sinusoïdale

2. Deux périodes et demi

3. On compte 4 divisions pour une période donc

T=4x1 = 4 ms

4. Umax est représenté par 2 divisions, soit

Umax=2x 2=4 V

Ueff=Umax/Ѵ2=4/Ѵ2=2,84 V

EXERCICE II :
a) T=1/f=1/100=0,01s
b) T=Nbr div x B=>B=T/Nb div

On compte 10 div dans le sens horizontal pour une période donc B=0,01/10=1ms/div
c) Umax=Sv x Nbr div =>Sv=Umax/Nb div

On compte 2 divisions dans le sens vertical

Donc Sv=1/2=0,5 V/div

EXERCICE III:

1. Ueff=Umax/Ѵ2=310,2/1,41=220 V

2. Umax=Ueff xѴ2=220x1,41=310,2V

T=1/f=1/50=0,02s