Objectifs:

CH 15: TENSIONS ALTERNATIVES

Noter sur le cahier de texte pour la séance prochaine

Ex: 6,8,10,11,12 et 14 pages 126 – 127 FM page p125

*Reconnaître une grandeur alternative périodique

et déterminer ses caractéristiques:

-Période T en s (seconde) - Fréquence f en Hz ( Hertz )

- Valeur maximale Um en V(Volt) -Valeur efficace Ueff en V(Volt)

*Identifier et Différencier entre une tension continue

et une tension variable.

*Construire une représentation graphique.

Ex: 6,8,10,11,12 et 14 pages 126 – 127 , FM page p125

Les exercices du livre « sais-tu l’essentiel ? »de chaque cours sont à faire automatiquement au brouillon pendant toute l’année.

Tous les schémas électriques doivent être réalisés au crayon et à la règle.

Activités expérimentalesI) IDENTIFICATION D’UNE TENSION CONTINUE ( DC)

…………………….ET D’UNE TENSION ALTERNATIVE ( AC)

On se propose de soumettre les dipôles suivants : Lampe ,

DEL colorée DELS , DEL bicolore DELB, moteur DC et buzzer

à une tension continue et à une tension délivrée par un

Générateur Très Basses Fréquences GTBF et de noter les observations

de chaque dipôle. Vérifier dans chaque cas le signe de la tension

aux bornes du générateur A) Tension délivrée par le générateur continu.

1) Schéma du montage et liste de matériel:

G

+

-

Dipôle à

étudier

V

P60E , Générateur 6V DC ,

bouton poussoir K,

dipôle à étudier: Lampe

DELS , DELB ,M

moteur DC

buzzer ,voltmètre 20V DC ,

3 fils rouges et 2 fils noirs.

N5 N7 N9N1 N3 N10

2) Protocole expérimental: ( dipôle=1 marche, dipôle=0 arrêt)

M

m1 m2 m3m4 m5

On ferme le bouton poussoir K et on déplace successivement le fil

en positions m1 à m5. Pour chaque expérimentation, consigner les

observations dans la ligne correspondante du tableau.

V

Tension

Alternative

6V A.C

U<0

Tension

Continue

- 6V D.C

U>0

Tension

Continue

6V D.C

BuzzerMoteurDEL BDEL SLampeDipôles

Tension

3)Tableau de mesure et observations.

TENSION POSITIVE +6V DC

TENSION NEGATIVE -6V DC

TENSION ALTERNATIVE 6V AC

4) Tension continue positive U>0V ( dipôle=1 marche, =0 arrêt)

On ferme le bouton poussoir K et on déplace successivement le fil en positions m1

à m5. Consigner les observations de chaque dipôle dans la ligne correspondante .

U>0

Tension

Continue

6V D.C

BuzzerMoteurDEL BDEL SLampeDipôles

Tension

N5 N7 N9N1 N3 N10

M

m1 m2 m3 m4m5

V

M =1DL=1 DELs =1

Verte

DELB =1B =1

5) Tension continue négative U<0V

On ferme le bouton poussoir K et on déplace successivement le fil en positions m1

à m5. Consigner les observations de chaque dipôle dans la ligne correspondante .

U<0

Tension

Continue

-6V D.C

BuzzerMoteurDEL BDEL SLampeDipôles

Tension

N5 N7 N9N1 N3 N10

M

m1 m2 m3 m4m5

V

M =1L=1 DELs =0

DELB =1

RougeB =0

B) Tension alternative 6V A.C

On remplace le générateur continu par le Générateur Très Basses Fréquences.

(GTBF ) et on procède de la même manière que précédemment .

Tension

alternative 6V

A.C

BuzzerMoteurDEL BDEL SLampeDipôles

Tension

G

Symbole du

Générateur

alternatif

N5 N7 N9N1 N3 N10

M

m1 m2 m3 m4m5

V

G

L=0,1,0,1 DELs=0,1,

0,0,1DELB=1V,1R M =1,1 B =0,1,0,0

si son fonctionnement dépend

du sens du courant (tension): DELS , DELB ,

son fonctionnement ne dépend pas du

sens du courant (tension): Lampe,

Il est polarisé

garde la même valeur et le même signe

quelque soit la durée de fonctionnement du générateur.

prend alternativement des valeurs

positives et valeurs négatives. Elle ne garde pas la même valeur et

le même signe pendant une durée bien déterminée.

C) Conclusion1*Tension continue ( DC ):

2*Tension alternative ( AC ) :

U=6V

t = duréedemain dans un mois dans un an dans dix ans

U= - 6V

t = durée

U=6V

U= - 6V

dipôle non polarisé =

Anode CathodeI I

I DELB=1V

I DELB=1R

+

-+

-+

-+

-

II) ETUDE DE LA TENSION AUX BORNES D’UN G.T.B.F

Générateur Très Basses Fréquences)

A) Montage expérimental (s.c) G V20V DC

Touche DATA

HOLD

B) Mode opératoire et mesures

A chaque signal sonore ,un élève active la touche DATA HOLDdu voltmètre lit la mesure et désactive ensuite. Le deuxième élève consigne les valeurs expérimentales dans le tableau ci-dessous sans oublier le signe de la valeur ( observer la couleur de la DEL quand la tension est positive ou négative ).Si on rate une valeur au cours des mesures, il faut recommencer dès le début.

On veut suivre l'évolution au cours du temps de la tension U aux

bornes du GTBF. Le travail sera effectué par binôme. Le GTBF est

déjà préréglé. NE PAS Y TOUCHER.

Le G.T.B.F émet un bip toutes les cinq secondes .

D) Tracé du graphique U = f ( t ).

Dans un repère orthonormé , on reportera :

la durée t en abscisse , échelle : 1 cm représente 10 secondes .

la tension UAB en ordonnée , échelle : 1cm représentent 0,5 volt.

Placer les points en utilisant le signe (+) . Tracer au crayon de

papier et à main levée une ligne continue , sans pic ni bosse,

passant le plus près possible de chaque point .

U(V)

190185180175170165160155150145140135130125120115110105100t(s)

U(V)

9590858075706560555045403530252015105t(s)

C) Tableau de mesure.

U(V)

t(s)

1

2

3

4

5

6

-1

-2

-3

-4

-5

-6

025 50 75 100 125 150 175

1,84 3,65 5,03 5,82 5,83 5,05 3,66 1,8 -0,4 -2,4 -4,2 -5,9 -5,6 -4,6 -3 -1 1,01 2,9

4,67 5,69 5,42 4,2 2,42 0,43 -1,7 -3,6 -5,1 -5,8 -5,7 -5,1 -3,5 -1,7 0,32 2,54 4,2

-5,4

5,91

E) Exploitation du graphe.

U(V)

t(s)

1

2

3

4

5

6

-1

-2

-3

-4

-5

-6

025 50 75 100 125 150 175

t1t2

t2 – t1 =…..s

5,83VUm= V

-5,9VUm= V

5,91VUm= V

-5,8VUm= V

III) Acquisition de la tension aux bornes d’un GTBF

à l’aide de l’interface IP2

Interface IP2

Ordinateur

t(s)

U(V)

0

Sonde "Voltmètre"

VLT

On remplace le voltmètre par la sonde

voltmètre de l’interface IP2.On obtient la courbe ci-dessous.

IV) Propriétés d'une tension alternative (caractéristiques)

A) Période T en s (seconde):

U(V)

t(s)

1

2

3

4

5

6

-1

-2

-3

-4

-5

-6

0

25 50 75 100 125 150 175

T =

t1 t2

t2 – t1

Elle peut – être mesurée directement.

U(V)

t(s)

1

2

3

4

5

6

-1

-2

-3

-4

-5

-6

0

25 50 75 100 125 150 175

T

T

T

T

T

T

T

C’est la durée du motif élémentaire: T = t2 – t1 = sLa période est la durée au bout de laquelle le phénomène

physique ( tension) se reproduit identiquement à lui-même.

Exemples de phénomènes périodiques:

3 T

B) Fréquence f en Hz (Hertz)

C’est le nombre de périodes effectuées en une seconde.

La fréquence se calcule à partir de la période T ( s ).

f =1

T f T

1

f

1T =

fT

1

U(V)

t(s)

1

2

3

4

5

6

-1

-2

-3

-4

-5

-6

0

25 50 75 100 125 150 175

C) Valeur maximale Um(V). Elle peut être mesurée directement.

+Um

-Um

+Um

-Um

C’est la plus grande valeur que la tension peut atteindre.

D) Valeur efficace Ueff en V (Volt ).

UmUeff =

2 Ueff

Um

2

UeffUm = 2 x

E) Autres tensions alternatives .

U (V)

t (ms)

T=

ValeurCaractéristique

20ms =0,02s

0,02s

1 / 0,02==50 Hz

+Um+Um

-Um -Um

6V

Valeur efficace

Fréquence

Valeur maximale

Période( T )

f =1 / T

Um

Ueff

U (V)

t (ms)

2

E) Autres tensions alternatives .

T=

ValeurCaractéristique

10ms =0,01s

0,01s

1 / 0,01==100 Hz

+Um+Um

-Um -Um

5V

Valeur efficace

Fréquence

Valeur maximale

Période( T )

f =1 / T

Um

Ueff

U(V) = 6 X SIN ( t )

t (ms)

U (V)

T= 360ms=0,36sTension

UmUeff

ValeurCaractéristique

0,36s

=2,8 Hz

6V

Valeur efficace

Fréquence

Valeur maximale

Période

f =1 / T

Um

Ueff

1 / 0,36== 3Hz

=6

Um / 2 2=4,24V

T(s)

sinusoïdale