TP 10 2sc La Tension Variable [PDF]

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Physique / 2eme info 2

TP Nᵒ10 : les tensions variables, périodiques, alternatives, sinusoïdales

Lycée Hammam Lif

I. Objectifs :  Distinguer une tension continue d’une tension variable.  Reconnaitre une tension variable périodique.  Déterminer la période, la fréquence et l’amplitude d’une tension périodique.  Reconnaitre une tension alternative sinusoïdale. II. Etude expérimentale : 1) Tension variable : a. Expérience 1 :  Visualisation à l’oscilloscope d’une tension continue:

Le spot lumineux décrit …………… …………………… confondue avec ……………………………………………..

La ligne lumineuse …………………… du centre de l’écran vers ……….. …………………………………………………

La ligne lumineuse …………………… du centre de l’écran vers ……….. …………………………………………………

 Conclusion : une tension continue est une tension qui garde le même …………………………. et la même …………………………… au cours du temps. b. Expérience 2 :

Dans les deux cas, la valeur de la tension…………………….. au cours du temps : ce sont des tensions……………………………. 1

𝑴𝒎𝒆 𝑩𝒐𝒖𝒕𝒉𝒆𝒊𝒏𝒂 𝑴𝒂𝒉𝒋𝒐𝒖𝒃

c. Conclusion et définitions :  Tension variable : On appelle tension variable toute tension dont la valeur ………………………………………. au cours du temps. Une tension variable est symbolisée par une lettre minuscule ………….. ou ………… Exemples :

(fig1) (fig2) (fig3) (fig4) 2) Tension périodique : Une tension variable est dite périodique si ses variations ………………………………………………………….… au cours du temps. Exemples : les tensions des (fig1), (fig2) et (fig3) sont des tensions ……………………………………………………………. Alors que la tension de la (fig4) est ………………………………. et ………………………………. Conséquences : - toute tension ……………………………….. est nécessairement ……………………………………… ; mais toute tension ……………………………………………. n’est pas nécessairement ……………………………………………. - Une tension périodique est formée par une succession de ………………………………………………… identiques. a. Période : On appelle période T la plus petite durée au bout de laquelle la ……………………. se reproduit …………………….. à elle-même ; Graphiquement, c’est la durée d’un …………………………………… ; Dans le système international, la période se mesure en …………………………….  Comment déterminer la période T d’une tension périodique?

Pour déterminer la période T, on compte sur l’écran le nombre de divisions entre ………………….…………….. ………………………….. du trait lumineux par la même ………………..…… et dans le même ……………….…..

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𝑴𝒎𝒆 𝑩𝒐𝒖𝒕𝒉𝒆𝒊𝒏𝒂 𝑴𝒂𝒉𝒋𝒐𝒖𝒃

Application : Déterminer les périodes des tensions visualisées sur les figures suivantes :

(figa) 1 div = 5 ms (figa): T = ……………………………..;

(figb) 1 div = 0,1 ms (figb): T = ……………………………..;

(figc) 1 div = 20 µs (figc): T = ……………………………..;

Remarque : pour améliorer la précision sur la mesure de T, il est recommandé de déterminer la durée t d’un nombre n de périodes et de faire une division ensuite : T = Exemple :

1. La tension ci-contre est-elle continue, variable, périodique? ………………………………………………………..

𝒕 𝒏

1 div = 0, 2 ms

𝑼𝒎

2. Déterminer la période T de cette tension. La durée de …………… périodes est t = ………………………………………………. D’où T = ……………………………………..

(fig 5) b. Fréquence : La fréquence N (ou f) d’une tension périodique est égale au ……………………………………… accomplies …………… …………………….. L’unité de fréquence dans le système international est l’hertz symbolisé par Hz. Conséquences : relation entre la période T et la fréquence N : N =

𝟏 𝑻

N s’exprime en hertz (Hz) lorsque T est exprimée en seconde (s) ; Uniquement les multiples de l’Hertz sont utilisés : 1 KHz = ………….. Hz ;

1 MHz = ……………. Hz ;

1 GHz = ………………. Hz

c. Amplitude d’une tension périodique : L’amplitude Um d’une tension périodique est sa valeur ………………………….. ; elle est symbolisée par une lettre majuscule. (Voir fig5) Application : déterminer l’amplitude Um, de la tension de la (fig5) sachant que la sensibilité verticale SV = 2V. div-1. Um = Y x SV = ……………………………….

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3) Tensions alternatives : a. Expérience :

 La tension visualisée est-elle variable ? Périodique ? La tension visualisée est ………………………………………………………………………………….  Déterminer pour cette tension, la période T ; la fréquence N et l’amplitude Um.  La durée de …………… périodes est t = ………………………………………………. D’où T = ……………………………………..

 La fréquence N = …………………………………………………………………………  L’amplitude Um = ………………………………………………………………………..  Calculer la tension minimale Umin, comparer cette valeur à Um ; conclure.  Umin = …………………………………………………………………………………………………………………………………………………. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… b. Définition : Une tension alternative est une tension ……………………………………………… qui possède dans sa période une alternance ………………………… et une alternance ………………………. (L’aire de l’alternance positive doit être égale à l’aire de l’alternance négative). est

Remarque : lorsque une tension alternative a l’allure d’une sinusoïde elle est dite sinusoidale. Application : parmi les tensions suivantes préciser celles qui sont alternatives. Justifier.

(6a)

(6b)

(6c)

(6d)

La tension …………. est une tension alternative car ………………………………………………………………………………….. La tension …………. est une tension alternative car ………………………………………………………………………………….. 4

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4) Mesure d’une tension efficace : a. Expérience :

b. Mesure :

Um : tension visualisée à oscilloscope ; U tension mesurée à l’aide du voltmètre Um (V) U (V) 𝑈𝑚 𝑈 c. Conclusion :

-

La tension mesurée à l’aide du voltmètre en mode alternatif est appelée tension efficace notée Ueff.

-

Ueff =

-

Umax et Ueff sont donc des grandeurs proportionnelles. Elles sont liées par la relation :

𝑈𝑚 √𝟐

Umax = 1,4 × Ueff ou Umax = √𝟐 × Ueff - Remarque : Une tension alternative de valeur efficace Ueff (donc de valeur maximale Umax = 1,4 Ueff) a le même effet qu'une tension continue de même valeur. Exemple : Une lampe brillera de la même façon si elle reçoit une tension U = 6 V continue ou si elle reçoit une tension alternative de valeur efficace Ueff = 6 V (ce qui correspond à Umax = 1,4 × 6 = 8,4 V).

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