Objectifs:

Noter dans le cahier de texte pour la séance prochaine: Les exercices sont à faire en fonction de la progression en classe.

Compléter le tracé de la courbe. A lire Documents pages 135 ;138-139.Cahier de brouillon :exercices tests de 1 à 7 p140 ( solutions p251 ).Cahier d’exercices: 8,9,10,12, 13 ,14,15,16,17 et 18 p141-143

Les exercices Tests ou " Vérifie tes connaissances " de chaque chapitre sont à faire automatiquement sur le cahier de brouillon pendant toute l’année.

Tous les schémas d'électricité sont à réaliser uniquement au crayon et à la règle.

CH9: CH9: Production d’une tension variable ( livre ch9 p130( livre ch9 p130--143 )143 )

*Connaître le principe d’un alternateur.*Distinguer tension continue et tension alternative.*Connaître les caractéristiques d’une tension alternative périodique.

I) Comment produire une tension alternative ?A) Aimant ( Doc1a,2a).

N S

S N

N N

S SDeux aimants de même pôles ( N-N, S-S) se repoussent et s'attirent quand ils sont de pôles opposés ( S -N, N-S).

Attraction

B) Électroaimant( Doc1b,2b).Electro=

Une bobine ( plusieurs spires ) parcourue par un courant devient un aimant. Selon le sens du courant, elle présente soit un pôle N ou S.

I

Pôle SUDI

Pôle NORD

N

S SN S

S N

Attraction Répulsion

Deux électroaimants de même pôles ( N-N, S-S) se repoussent et s'attirent quand ils sont de pôles opposés ( S -N, N-S).

électricité=intensité du courant I

Répulsion

Lorsqu'on déplace un aimant

( bobine)devant une bobine

(aimant), une tension variable apparaît

aux bornes de cette bobine.D) Production d'une tension alternative. (Doc3)Expérience: aimant entraîné

par un moteur. On fait tourner

un aimant près de la bobine:

on observe sur l'oscilloscope

une tension alternative.

Alternateur de bicyclette, quand l'aimant tourne, on obtient une

tension alternative aux bornes de la bobine.

Conclusion: la rotation d'un aimant devant une bobine fait apparaître une tension alternative aux bornes de cette bobine.

{ aimant en rotation = ROTOR = induit }ALTERNATEUR

{ bobine fixe = STATOR = inducteur }+=

C)Production d'une tension variable. (Doc3)

II) 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 buzzerà 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 B) Tension délivrée par le générateur continu (DC) ou pile.1) Schéma du montage et liste de matériel:

G

+

-

Dipôle à étudier

V

P.Sécucontact , Générateur 6V DC ,

bouton poussoir K,dipôle à étudier: Lampe

DELS , DELB ,M

moteur DCbuzzer ,

voltmètre 20V DC , 3 fils rouges et 2 fils noirs.

A) Activité expérimentale.

2) Mode opératoire: ( dipôle=1 marche, dipôle=0 arrêt)

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.

A B C D E

F G H I J

K L M N O

M

VK (Doc4 )

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

(Doc5 )

* 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

M =1DL=1 DELs =1

Verte

DELB =1B =1

m1 m2 m3m4 m5

A B C D E

F G H I J

K L M N O

M

V K

Doc5,1L

* Tension continue négative U<0VOn 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

M =1L=1 DELs =0

DELB =1

RougeB =0

m1 m2 m3m4 m5

A B C D E

F G H I J

K L M N O

M

V K

Doc5,2L

C) Tension alternative 6V A.COn 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

GSymbole du Générateur alternatif

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

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

m1 m2 m3m4 m5

A B C D E

F G H I J

K L M N O

M

V K

G

Doc 5,3L

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.

D) Conclusion1*Tension continue ( DC ):

2*Tension alternative ( AC ) :

U=6V

t = duréedemain dans un mois dans un an dans dix ansU= - 6V

t = durée

U=6V

U= - 6V

dipôle non polarisé =

Anode CathodeI I

I DELB=1V

I DELB=1R

+-

+-

+-

+-

III) ETUDE DE LA TENSION AUX BORNES D’UN G.T.B.FGénérateur Très Basses Fréquences)

A)Montage expérimental (Doc6). G V20V DC

Touche DATA HOLD

B) Mode opératoire .

A chaque signal sonore ,un élève active la touche DATA HOLD du 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 bi ou trinôme. 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 ).

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 mesures.

0 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

. .

0

1,84

Dans un repère orthonormé , on reportera : la durée t en abscisse , échelle : 1 cm = 5 s .la tension UAB en ordonnée , échelle : 1cm=0,5volt.

D

1

2

3

4

5

6

-1-2-3-4-5-6

025 50 75 100 125 150 175 t(s)

U(V)

U(V)

t(s)

123456

-1-2-3-4-5-6

025 50 75 100 125 150 175

E) Exploitation du graphique.

t1 t2

t2 – t1 =…..s

5,83VUm= V

-5,9V-Um=- V

5,91VUm= V

-5,8V-Um=- V

F) Acquisition de la tension aux bornes d’un GTBF àl’aide de l’interface IP2 ( Doc7 ).

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.

( Doc8 )

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

025 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

025 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 =1T f T

1

f 1T =

fT

1

U(V)

t(s)

1

2

3

4

5

6

-1

-2

-3

-4

-5

-6

025 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

V) Autres tensions alternatives .( Partie exercices )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

( Doc9a )

U (V)

t (ms)

2

T=

ValeurCaractéristique

10ms =0,01s

0,01s1 / 0,01=

=100 Hz

+Um+Um

-Um -Um

5V

Valeur efficace

Fréquence

Valeur maximale

Période( T )

f =1 / T

Um

Ueff

( Doc9b )

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

( Doc9c )