BEP - BAC PRO - Mathématiques et sciences physiques

BEP - BAC PRO |ÉLECTRICITÉ |Document élève | |
|LES DIFFERENTES TENSIONS ELECTRIQUES |
|ALTERNATIVES SINUSOÏDALES | BUT Mesurer ou calculer les différentes tensions électriques alternatives
sinusoïdales. MATÉRIEL - Générateur 12V (
- Oscilloscope
- Lampe 12V - 50 mA sur socle
- Interrupteur
- Multimètre numérique
- Connexions
- Module Jeulin Réf. 302 066
"pont de diodes et condensateur"
I - TENSION MAXIMALE Oscilloscope : Régler la vitesse de balayage (sensibilité horizontale)
sur 5 ms/DIV
Régler le sélecteur de tension (sensibilité verticale) sur 5 V/DIV
Régler le générateur pour qu'il délivre une tension alternative de 12 V. Réaliser le montage ci-dessous puis relever (avec soin) ce que vous
observez à l'écran.
La TENSION MAXIMALE (ou tension crête) est l'amplitude de la tension.
Elle se mesure entre l'axe des temps et la valeur maximale, en multipliant
la sensibilité verticale par le nombre de divisions.
Elle est notée Umax. On peut aussi trouver les notations Û ou Um. - Relever à l'écran la déviation verticale : ......... divisions - Rappeler le réglage du sélecteur de tension (sensibilité verticale):
............V/div - En déduire la tension maximale mesurée : (Nbre de div) x (Nbre de V/div) = ......... x ......... = ............ Umax = ............ V
II - TENSION EFFICACE La TENSION EFFICACE correspond à la tension continue qui aurait la même
efficacité thermique, d'où son nom de tension efficace. Elle est lue au
voltmètre. Elle est notée U. On peut aussi trouver la notation Ueff. Brancher un voltmètre numérique aux bornes de la lampe. Vérifier qu'il est bien positionné pour une mesure en courant alternatif. Choisir un calibre adapté à une bonne mesure : ......... V Relever la tension efficace indiquée par le voltmètre: U =
............ V Comparer U et Umax (utiliser un des signes ) U .........Umax Calculer, arrondi au centième, le rapport [pic] : [pic]= ............
Cocher la relation que semblent vérifier, aux approximations faites, les
tensions Umax et U : ( [pic] ( [pic] A compléter avec le professeur lors de la correction :
III - TENSION MOYENNE EN ALTERNATIF SINUSOÏDAL La TENSION MOYENNE est égale à la tension du courant continu
transportant pendant le même temps la même quantité de courant. Elle se mesure avec un voltmètre en position "continu". Elle est notée Umoy. On peut aussi trouver les notations [pic] ou
. Positionner le commutateur du voltmètre sur "continu" (=) ou choisir un
calibre "continu". Relever la tension mesurée : Umoy = ......... V A compléter avec le professeur lors de la correction : IV - TENSION MOYENNE EN ALTERNATIF REDRESSÉ 1 - La tension moyenne n'a "d"intérêt" que pour un courant sinusoïdal
redressé. Réaliser le montage ci-dessous puis relever (avec soin) ce que vous
observez à l'écran. - Relever à l'écran la déviation verticale maximale: ......... divisions - Rappeler le réglage du sélecteur de tension : ............ - En déduire la tension maximale mesurée : (Nbre de div) x (Nbre de V/div) = ......... x ......... = ............ Umax = ............... V a) Mesure de la tension moyenne à l'oscilloscope. Vérifier que le couplage du signal d'entrée de l'oscilloscope est en
position DC. ou Relever à l'écran la tension maximale : U1 = Umax = .................. Mettre le commutateur de couplage sur AC. Relever à l'écran la valeur maximum affichée : U2 = .................. La tension moyenne Umoy est telle que Umoy =U1 - U2 Calculer Umoy : Umoy = ............ - ............ = ...............
b) Noter la mesure de la tension moyenne donnée par le voltmètre (toujours
en position "=") Umoy = ............ V La mesure du voltmètre confirme-t-elle le calcul du a) ? ............ Comparer Umoy et Umax (utiliser un des signes ) Umoy .........Umax Calculer, arrondi au centième, le rapport [pic] : [pic]= ............ Cocher la relation que semblent vérifier, aux approximations faites, les
tensions Umax et Umoy: ( [pic] ( [pic]
A compléter avec le professeur lors de la correction :
2 - Nous avons vu qu'en redressant une tension sinusoïdale nous obtenions
une tension de signe constant (positif ou négatif). Pour rendre cette
tension la plus continue possible, on place un condensateur à la sortie du
pont de diodes. Pour cela relier les bornes E et F par un cavalier. Relever ce que vous observez à l'écran. Lorsqu'on fait diminuer l'ondulation du signal,
on dit qu'on filtre la tension. On obtient une tension
qui se rapproche d'une tension continue.
Le condensateur est appelé condensateur de filtrage.
Noter la mesure donnée par le voltmètre (toujours en position "=") : U =
............ V Positionner le commutateur du voltmètre sur "alternatif" (() ou choisir un
calibre "alternatif". Noter la mesure donnée par le voltmètre : U = ............ V A compléter avec le professeur lors de la correction : V - TENSION INSTANTANÉE (Activité mathématique) La tension instantanée u(t) d'un signal alternatif est la valeur de la
tension à l'instant t donné. Elle obéit à la loi : u(t) = Umax . sin(2(f.t + () Umax : Tension maximale (amplitude), en V
f : Fréquence, en Hz
t : Temps, en s
( : Phase à l'origine, en rad. Lors de la première
partie de la manipulation, vous
avez observé le signal
sinusoïdal ci-contre.
L'oscillogramme ci-contre donne la
représentation graphique de la
fonction tension u(t) sur l'intervalle
[0;T].
u(t) = Umax . sin(2(f.t + ()
La courbe passant par l'origine, la
phase à l'origine est nulle. ( = 0
> Relever le maximum de la fonction :
............
> En déduire la tension maximale :
Umax =
............ V
> Relever l'abscisse du point A : A
(......... ; 0)
> En déduire la période T : T = ......
ms =............ s
> Calculer la fréquence f : [pic] =
[pic] = ............
f =
......... Hz
> Déterminer graphiquement l'ordonnée du point d'abscisse 7,5 :
.....................
Les traits de construction doivent figurer sur le graphique > Calculer la tension pour t= 7,5 ms (Ne pas oublier de mettre la
calculatrice en mode radian)
Donner le résultat arrondi au dixième. > Déterminer graphiquement l'ordonnée du point d'abscisse 18 ms :
.....................
Les traits de construction doivent figurer sur le graphique > Calculer la tension pour t= 18 ms (Ne pas oublier de mettre la
calculatrice en mode radian)
Donner le résultat arrondi au dixième.
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E < ~ G D C F ~ G LAMPE
12V-50 mA B ~ G - A + < 5 5 0 A t
en ms u(t) en V