FICHE 1
Fiche à destination des enseignants
TP 3ème P3
TENSION EFFICACE
Type d’activité Activité expérimentale
Programme Connaissances
Tension continue et tension variable Valeur maximale d’une tension
Capacités
Mesurer sur un oscilloscope la valeur maximale d’une tension alternative Socle commun de connaissances et de compétences
[Pilier 3]
Suivre un protocole donné (suivre un programme, réaliser un montage à partir d'un schéma, utiliser un appareil de mesure)
Réaliser des mesures
Construire un graphique (éventuellement)
Reconnaître si deux grandeurs sont ou non proportionnelles et, dans l’affirmative déterminer et utiliser un coefficient de proportionnalité
[Pilier 4]
Créer, produire, traiter et exploiter des données : “Je sais réaliser un graphique de type donné”
[Pilier 6]
Respecter les consignes de sécurité lors de la manipulation de produits chimiques ou de matériels dangereux
[Pilier 7]
Savoir lire les consignes avant de faire un travail Commentaires
sur l’exercice proposé
Cette activité illustre la rubrique :
B- Energie électrique et circuits en « alternatif » »
« Le voltmètre en tension sinusoïdale » du programme de la classe de Troisième.
Les élèves réalisent le montage et le font vérifier par leur professeur. Ils notent leurs résultats sur le tableau regroupant les mesures des différents groupes.
Plutôt que tracer le graphique Umax = f(Ueff) sur papier, il est souhaitable d’utiliser un tableur afin d’accéder facilement au coefficient directeur.
Matériel : alimentation continu/alternatif 6V, potentiomètre, lampe, photorésistance, multimètres, oscilloscope.
La fiche élève doit être adaptée en fonction de la tension utilisée par le groupe.
Conditions de mise en oeuvre
Préparer l’ensemble du matériel pour chaque poste.
Préparer sur un transparent ou sur une présentation assistée par ordinateur un tableau identique à celui de l’énoncé pour la mise en commun des résultats.
Remarques L’ensemble « lampe + photorésistance » peut être construit dans un boîtier :
On peut également placer simplement face à face les deux dipôles et les recouvrir d’un cache opaque
FICHE 2
Texte à distribuer aux élèves : séance d’entraînement TP 3ème P3
TENSION EFFICACE
La tension efficace (notée Ueff) est une caractéristique des tensions alternatives sinusoïdales. Pour comprendre cette nouvelle notion, on utilise une photorésistance. Cette photorésistance est éclairée par une lampe, alimentée par un générateur de tension.
1. Schéma de l’expérience
La photorésistance est un dipôle électrique dont la résistance dépend de la lumière reçue.
2. Tension alternative
Réaliser le montage ci-dessus.
Appeler le professeur pour vérifier le montage
Régler le générateur de manière à ce qu’il délivre une tension alternative.
Brancher l’oscilloscope afin d’observer la tension d’alimentation de la lampe.
Mesurer avec l’oscilloscope la valeur de la tension maximale Umax = ………
Brancher un multimètre utilisé en voltmètre aux bornes de la lampe.
Relever la valeur indiquée par le voltmètre Uvoltmètre = ………
Brancher un deuxième multimètre utilisé en ohmmètre aux bornes de la photorésistance ; mesurer la valeur de la résistance R = …………
Appeler le professeur pour vérifier le branchement des deux multimètres
Ne pas débrancher l’ohmmètre et le voltmètre pour la suite.
3. Tension continue
Régler maintenant le générateur de manière à ce qu’il délivre une tension continue.
ENTREESORTIE
osci llos cop e
Cache opaque
V
potentiomètre
Si nécessaire, agir sur le potentiomètre afin d’obtenir la même résistance R pour la photorésistance. La lampe s’éclaire alors de la même façon qu’au paragraphe 2.
Relever sur le voltmètre la valeur de la tension aux bornes de la lampe, notée Ucont = ………
Compléter le tableau avec les valeurs trouvées par les autres groupes :
Ucont (V) 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
Umax (V) Uvoltmètre (V)
4. Exploitation
Par définition, la tension efficace Ueff est égale à la tension continue qu’il faudrait appliquer à une lampe pour qu’elle ait la même luminosité qu’avec la tension variable.
Question 1
Quel est le rapport entre Ucont (mesurée au paragraphe 3) et Ueff ?
Ucont / Ueff = _______________________
Question 2
A l’aide d’un tableur, tracer le graphique représentant les variations de Umax en fonction de Ucont . Question 3
Quel type de courbe obtient-on ?
Que peut-on dire des grandeurs « tension maximale » et « tension efficace » ?
Il est possible ici d’aider les élèves à utiliser les fonctionnalités du tableur afin de déterminer le coefficient directeur de la droite obtenue. Le résultat peut être alors comparé avec la valeur √2.
Question 4
Parmi les différents types de tension rencontrés (continue, maximale, efficace) au cours de cette activité, quel est celui mesuré par un voltmètre branché aux bornes d’un dipôle alimenté en tension sinusoïdale ?
