Chapitre 3 : L’oscilloscope, instrument de mesures et de traçage de tensions
Un oscilloscope est un appareil permettant de tracer et visualiser automatiquement n’importe quelle tension en fonction du temps.
1/ Description de l’oscilloscope
2/ Mesures à l’oscilloscope
Dans poste de travail
Commun
Travail
3eme electricite LEPAROUX, ouvre l’animation « oscilloscope
réglage »1/ Clique sur le bouton marche. La courbe n’est pas centrée. On dit que le « zero n’est pas fait ». Pour le faire : Clique sur « Gnd » puis sur le bouton de réglage « Ypos » afin de la recentrer au milieu de l’écran.
Remets le sélecteur de tension en position « DC » 2/ Question : Que représentent chaque axe de l’oscilloscope :
Oscillogramme :
C’est la courbe de tension en fonction du temps
Réglage des positions horizontales et verticales de la courbe.
Sélecteur de tension : AC : alternative
DC : alternative et continue Gnd : Réglage du « zéro ».
Balayage : Enclenché : On Eteint : OFF
Générateur Basse fréquence Interrupteur Sensibilité verticale SV :
C’est le nombre de volt par carreau en vertical.
Ici : 1 carreau représente 2 V
Balayage Sh : C’est le nombre de seconde ou milliseconde par carreau en horizontal.
Ici : 1 carreau représente 1 ms
Réglage de l’intensité lumineuse du spot.
……… Unité : ……
……… Unité : ……
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
3/ Qu’observes-tu quand un générateur de tension continu (PILE) est branché…
4/ Qu’observes-tu quand un GBF est branché…
5/ Branche un générateur de tension continu (PILE) de 9V à l’oscilloscope.
Quel est la meilleure sensibilité verticale S
v (V/Div) pour regarder le signal ?... Dessine l’oscillogramme correspondant ci-dessous :
Explique pourquoi lorsque tu mets une sensibilité verticale de 2 V /div, le spot disparait de l’écran ?
………
………...
6/
Branche un GBF avec une tension de 6 V et une fréquence de 50 Hz.
Quelle est la sensibilité verticale Sv la plus adaptée (V/div) ?
………...
Quelle est la sensibilité verticale Sv la plus adaptée (durée / div) ?
………..
Dessine l’oscillogramme correspondant
SANS balayage (OFF) AVEC balayage (ON)
SANS balayage (OFF) AVEC balayage (ON)
Mesure de la période T à l’oscilloscope :
T =
Nombre de grands carreaux horizontaux entre deux points qui se répètentx
durée d’un carreau (durée / div)T = ……….. x ……….
T = ………
Mesure de la tension maximale U
maxU max
= Nombre de carreaux verticaux du pic de la courbex
nombre de Volts par division (V/Div)U max
=………x
………U max
=………Vérification : Mesure de la période T à partir de la fréquence (faire le calcul)
T = f =
7/ Branche un GBF de tension 3 V et de fréquence 830 Hz.
Quelle est la sensibilité verticale Sv la plus adaptée (V/div) ?
………...
Quelle est la sensibilité verticale Sv la plus adaptée (durée / div) ?
………..
Dessine l’oscillogramme correspondant
Mesures :
8/ Applications : On donne les oscillogrammes suivant :
Réglages : 2 V/div - 1 ms/div Mesures
La période T =
La tension maximale Umax =
T = U max =
Vérification de T par le calcul :T = f =
Réglages : 1 V/div - 0,5 ms/div Mesures
La période T =
La tension maximale Umax =
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
3/ Tension efficace U
effVS Tension maximale U
max: Quel lien entre les deux ? On peut mesurer une tension alternative et périodique avec deux appareils :
Voici un tableau de mesures :
Tension efficace U
eff( avec un voltmètre) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Tension maximale U
max (avec un oscilloscope)0 1,4 2,8 4,2 5,6 7,0 8,4 9,8 11,2 1/ Y-a-t-il proportionnalité entre U
maxet U
eff? Si oui, quel est le coefficient de proportionnalité ?
………
………
2/ Trace sur Libreoffice la courbe U
maxen fonction de U
effet détermine l’équation de la courbe tracée.
Trace l’aspect de la courbe sur le papier quadrillé ci-dessous. (utilise le tutoriel fait par ton prof)
Quelle est alors la relation mathématique entre Umax et Ueff ? Peut-on dire que la relation Umax = Ueff x est valable ?
………
……….
Oscilloscope
Mesure une tension maximale
U max
Voltmètre en alternatif
Mesure une tension efficace
U eff
OU
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Ueff
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Uma
xx
EQUATION :
………
Au cours d’une opération, l’électrocardioscope permet de suivre l'activité électrique du cœur du patient en fonction du temps.
L’enregistrement s’effectue à l’aide d’électrodes (doc 1).
On étudiera le rythme cardiaque du patient sur le document 3 ! 1/ Quel est le chiffre du rythme cardiaque ?
………
2/ A quoi correspond le nombre apparaissant sur l'écran ?
………
3/ Comment fais-tu pour mesurer ton pouls ?
………
4/ Qu’est-ce que le rythme cardiaque ? (étudié en EPS et en SVT)
………
5/
De quelle grandeur parle-t-on quand on évoque un nombre par unité de temps (le nombre de fois qu’un phénomène a lieu par unité de temps) ? Période T Fréquence f Tension maximale Umax
6/ Comment s’appelle la courbe sur l’écran, que l’on peut aussi imprimer sur du papier (doc 2) ?
………
7/ L’axe vertical de l’écran de l’électrocardioscope représente…
Une tension U en volt Un temps t en s Une intensité I en mA Une tension U en millivolt 8/ L’axe horizontal de l’écran de l’électrocardioscope représente…
Une intensité I en mA Une tension U en millivolt Une tension U en volt Un temps t en s 9/ Quelle est la valeur d’un carreau vertical ?
………..
10/ Quelle est la valeur d’un carreau horizontal ?...
11/ Avec quel appareil a
vons-nous déjà rencontré ce genre de courbes ?...12/ La tension électrique du cœur est-elle périodique ? Si oui alors donne la valeur de la période T en s.
………
………
13/ Quelle est la valeur de la fréquence cardiaque, déduite de la mesure de la période T ?
………
14/ Quelle est la valeur pic à pic de la tension produite par le cœur ?
………
Doc 2 :
Electrocardiographe et électrocardioscope Doc 1 : Placement des
électrodes sur le corps Doc 3 :
Electrocardioscope
Tony Leparoux, professeur de physique-chimie
Exercice sur le chapitre 3 : L’oscilloscope
Exercice 1 :
Sur un adaptateur, on a les indications suivantes : 230 V~ ; 50 Hz ; 9 W ; 7,5 - 9 - 12 V =.
1/ Quelle est la valeur efficace Ueff de la tension du secteur ? ...
2/ Quelle est sa fréquence f ? ...
3/ Cet appareil est-il adapté à la tension du secteur ? ...
...
4/ Quel type de tension va délivrer cet adaptateur ? Indiquer les différentes valeurs possibles.
...
...
Exercice 2 :
Sur Pour obtenir l’oscillogramme ci-dessous, l’élève a réglé la sensibilité verticale sur 15 V / div et le balayage sur 5 ms/div.
1/ Quelle est la période T de cette tension ?
...
2/ Calcule sa fréquence f à partir de T?
...
3/ Quelle est la valeur maximale Umax de cette tension ? ...
4/ Quelle est la valeur U
minde cette tension ?
...Exercice 3 :
1/ Quelle est la valeur efficace Ueff de la tension du secteur en France ? ………
2/ Calcule sa valeur maximale Umax ?
...
3/ Quelle est la valeur de la fréquence f de la tension du secteur en France ?
...
4/ Calcule la période T à partir de cette fréquence f.
...
5/ Aux USA, la tension du secteur n’est pas la même : Umax = 169 V et f = 60 Hz
a/ Calcule la période T : ……….
b/ Calcule la tension efficace Ueff : ………..
………...
Exercice 4 :
Cette tension délivrée par un GBF a pour caractéristiques : Umax = 8,0 V ; T = 0,6 s
1/ Calcule la fréquence f à partir de T : ………
2/ Sur quelle sensibilité verticale (V/div) a-t-on réglé l’oscilloscope ?...
3/ Que quel balayage (s/div) a-t-on réglé l’oscilloscope ?
………..
Exercice 5 :
On a représenté 4 oscillogrammes avec le même balayage (0,5 ms /div) et la même sensibilité verticale (2 V/div)
1/ Quels sont les deux « oscillogrammes » à présenter la même tension maximale Umax? Mesure-là.
2/ Quels sont les deux « oscillogrammes » à présenter la même période ? Mesure-là.
...
...
3/ Pour l’oscillogramme n°2, si on avait réglé la sensibilité verticale sur 5 V /div, quel aurait été l’aspect de
l’oscillogramme. Dessine-le sur l’écran.
Oscillogramme n°1 Oscillogramme n°2 Oscillogramme n°3 Oscillogramme n°4 Oscillogramme (5 V / div)
