Les tensions alternatives

I- Qu'est-ce qu'une tension alternative ?

1-Expérience: Distinction tension continue ( ) / tension alternative ()

-On réalise le circuit schématisé ci-dessous :

-On observe: seule une D.E.L. s'allume, celle qui est passante (ici la D.E.L. n°1)

-On permute les branchements aux bornes du générateur et on observe : la D.E.L. précédente s'éteint et l'autre (n°2) s'allume.

-On remplace le générateur de tension continue précédent par un générateur de tension alternative très basse fréquence (G.T.B.F.).

-On observe: les deux D.E.L. s'allument alternativement l'une puis l'autre, de manière plus ou moins rapide  (variation du réglage de la fréquence du générateur).

 

2-Interprétations et définitions:

* Un générateur de tension continue () délivre une tension de valeur constante au cours du temps. Cette tension impose toujours le même sens au courant dans le circuit: par convention de la borne (+) vers la borne(-) du générateur, dans le circuit.

 

*Un générateur de tension alternative () délivre une tension dont la valeur varie alternativement entre des valeurs positives et négatives extrêmes au cours du temps. Ce type de tension fait s'inverser alternativement le sens du courant dans un circuit.

II- Une tension alternative particulière: la tension alternative sinusoïdale ():

1-Variations d'une tension alternative sinusoïdale au cours du temps:

Expérience : On mesure, à l'aide d'un voltmètre, la valeur de la tension (u enV)  aux bornes d'un G.T.B.F. au cours du temps (t en s).

Ce G.T.B.F. délivrant une tension alternative sinusoïdale.

temps t en s 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140
tension u en V 2,8 9,3 10,5 5,6 -3,7 -9,6 -10,1 -4,6 3,7 9,9 10,2 4,2 -3,7 -9,8 -9,8

 

temps t en s 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290
tension u en V -3,2 5,1 10,3 9,8 3,3 -5,0 -10,2 -9,2 -2,3 5,9 10,7 9,1 2,4 -5,8 -10,3

On trace alors la courbe donnant les variations de la valeur de la tension (u en V) aux bornes du G.T.B.F. en fonction du temps (t en s):

Cette courbe est une sinusoïde.

On observe que la tension aux bornes du G.T.B.F. prend alternativement des valeurs positives et négatives entre deux valeurs extrêmes , à intervalle de temps régulier : La tension étudiée est une tension alternative sinusoïdale périodique.

Remarque: L' Expérimentation Assistée par Ordinateur (ExAO) permet également cette étude :

Variations de la tension aux bornes d'un G.T.B.F. en fonction du temps réalisée à l'aide d'une interface ExAO.

2-Caractéristiques d'une tension alternative sinusoïdale périodique :

a-Période (T):

Lorsqu'on observe les variations de la tension alternative précédente au cours du temps, on constate que la courbe obtenue est la succession d'un même motif élémentaire qui se répète à intervalle régulier.

La durée de ce motif élémentaire est appelée période de la tension alternative et se note T.

Elle s'exprime en seconde (s).

 

 

Voir ce diaporama sur la période (d'après : http://www.ac-rouen.fr/pedagogie/equipes/physique/plibeau/periode.htm )

 

b-Fréquence (f):

La fréquence f d'une tension alternative est le nombre de périodes par seconde.  
C'est l'inverse de la période. On l'exprime en hertz (symbole: Hz)

 f = 1/T 

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c-Valeur maximale (Umax):

C'est la plus grande valeur prise par la tension alternative. Elle se note Umax et s'exprime en volt (V).

 

III- L'oscilloscope: un appareil pour étudier les variations d'une tension au cours du temps:

A finir, mise à jour le 23 mai 2005

 

 

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