Chapitre 3 : Mesures de tensions
I) L'oscilloscope pour mesurer des tensions variables dans le temps : Voir Fiche méthode : utilisation de l'oscilloscope
1) Visualisation d'une tension continue à l'oscilloscope :
Expérience : on visualise a l'oscilloscope la tension continue fournir par une pile électrique.
Observation :
Conclusion :
Une tension continue est constante au cours du temps, on visualise donc une droite horizontale à l'oscilloscope.
2) Visualisation de la tension du secteur :
Remarque : La tension du secteur est trop élevée (Usecteur = 230 V) et donc trop dangereuse pour qu'on l'a manipule. Un générateur alternatif périodique reproduit la tension du secteur mais avec des valeurs plus faibles sans danger (6 ou 12V).
Expérience :
On visualise a l'oscilloscope la tension fournie par un générateur alternatif périodique.
3e Chapitre 3 Mesures de tensions 1/3
Sensibilité : 2V / div
On mesure a l'oscilloscope la tension aux bornes de la pile : Upile = 2 × 2,2
Upile = 4,4 V Upile
Observation :
Conclusion :
La tension fournie par ce générateur est alternative périodique de forme sinusoïdale.
Tension maximale : Umax = 160 × 2 = 320 V (sensibilité × nombre de divisions)
Tension minimale : Umin = 160 × (-2) = - 320V (sensibilité × nombre de divisions) Période : T = 4 × 5 = 20 ms = 0,02 s (balayage× nombre de divisions)
Fréquence : f=1 T= 1
0,02=50Hz A retenir :
En France, la tension du secteur est alternative périodique. On dit qu'elle est sinusoïdale car son oscillogramme décrit une sinusoïde. Sa fréquence est de 50Hz.
3) Autres tensions périodiques :
Les générateurs de tensions alternatives peuvent fournir des tensions autres que sinusoïdales.
• Tension périodique carrée :
Tension périodique carrée Tension alternative périodique carrée
Umax = 3 × 2 = 6V Umax = 3 × 2 = 6V
Umin = 0 × 2 = 0 V Umin = -3 × 2 = - 6 V
T = 8 × 5 = 40 ms = 0,04 s T = 6 × 5 = 30 ms = 0,03 s
f=1 T= 1
0,04=25Hz f=1
T= 1
0,03=33,3Hz
• Tension périodique triangulaire :
3e Chapitre 3 Mesures de tensions 2/3
Umax
Umin T
Sensibilité : 115 V / div Balayage : 4ms / div
2T
Remarque : pour une meilleure précision, il faut choisir une sensibilité et un balayage de sorte que la période et les tensions vues sur l'oscillogramme soient les plus grandes possibles
2V /div 5 ms / div
2V /div 5 ms / div
T T
Umax
Umin
Umax
Umin
Tension périodique carrée Tension alternative périodique carrée
Umax = 3 × 2 = 6V Umax = 3 × 2 = 6V
Umin = 0 × 2 = 0 V Umin = -3 × 2 = - 6 V
T = 6 × 5 = 30 ms = 0,03 s T = 4 × 5 = 40 ms = 0,04 s
f=1 T= 1
0,03=33,3Hz f=1
T= 1
0,03=33,3Hz II) Qu'indique un voltmètre utilisé en « alternatif » ?
Voir fiche méthode : utilisation d'un voltmètre
Voir fiche d'activité : Mesure d'une tension alternative au voltmètre Correction :
1- Il s'agit d'une tension alternative sinusoïdale.
2- Période de la tension :
T = 4 × 5
T = 20 ms = 2,0×10-2 s 3- Tension maximale :
Umax = 1,7 ×5 Umax = 8,5 V
4- La tension qui figure sur le générateur correspond a la tension mesurée au voltmètre et non a l'oscilloscope. Il s'agit donc de la tension efficace.
5- Calcul du rapport : Umax
Ueff =8,5 6 =1,42 Umax
Ueff =17 12=1,42 Or
2=1,41On en déduit donc que Umax Ueff =
2 Conclusion :Pour une tension sinusoïdale, un voltmètre utilisé en alternatif indique la valeur efficace de cette tension. Cette valeur efficace est proportionnelle à la valeur maximale :
Ueff=Umax
2Les valeurs de tensions inscrites sur les appareils électriques (générateur, lampe, …) correspondent aux tensions efficaces.
3e Chapitre 3 Mesures de tensions 3/3
Umax Umax
Umin
Umin T
T T
2V /div 5 ms / div
2V /div 5 ms / div
T
