Tension continue et tension alternative périodique – 3ème – Cours – Physique – Chimie – Brevet des collèges

Tension continue et tension alternative périodique – 3ème – Cours – Physique – Chimie – Brevet des collèges

  • Existe-t-il plusieurs sortes de tension ?
  • Qu’est-ce qu’une tension alternative périodique?
  • Qu’est-ce qu’une tension continue ?
  • Qu’est-ce qui distingue la tension fournie par le secteur de celle fournie par une pile ?
  • Comment varie la tension produite par un générateur dit « générateur basse fréquence » ?

 

  1. I.     Comparons la tension délivrée par différents générateurs

1) Activités expérimentales : On réalise les expériences suivantes.

a. Expérience 1 :

 

b. Expérience 2 :

 

c. Expérience 3 :

2) Manipulations complémentaires :

a. Branchons un voltmètre aux bornes du générateur dans le premier montage électrique :

  • · Pour ce faire, nous relions la borne COM au pôle – du générateur et la borne V au pôle + du générateur.
  • · Le voltmètre doit être réglé pour une tension continue d’environ 6 V : calibre 20V

La lecture du voltmètre nous indique une tension V = 6.29 V, la DEL verte est allumée.

b. On intervertit à présent les bornes + et – du générateur :

La lecture du voltmètre nous indique une tension négative V = – 6.29 V, la DEL rouge est allumée.

c. Branchons à présent ce voltmètre avec les mêmes réglages aux bornes du générateur TBF :

Le voltmètre indique alternativement une tension positive puis négative (ou négative puis positive), les lampes s’allument aussi alternativement.

Conclusion :

  • Dans les deux premières expériences, le générateur fournit une tension continue de valeur constante, le courant électrique circule dans un seul sens (ce qui explique qu’une seule des deux lampes s’allument).donc  la tension délivrée par une pile est continue : elle impose un seul sens pour le courant, dont l’intensité est constante au cours du temps.
  • Dans la troisième expérience, le générateur très basse fréquence fournit une tension variable (de valeur comprise entre -6 et +6 V), le courant électrique circule alternativement dans un sens, puis dans l’autre sens. Donc la tension délivrée par un GBF est alternative périodique et le courant qu’elle impose circule tantôt dans un sens, tantôt dans l’autre. Cette tension variable est appelée tension alternative.

 

  1. II.  Caractéristiques d’une tension alternative périodique7

1) Expérience :

On branche un voltmètre aux bornes d’un générateur très basse fréquence (GTBF).
a. Que peut-on dire de l’éclat de la lampe ?

Il diminue puis augmente alternativement.

b. La lampe brille-t-elle quand la tension est négative ?

Oui la lampe brille car même si le courant a changé de sens, le filament s’échauffe de la même manière et produit de la lumière.

c. Quand la lampe s’éteint-elle ?

Lorsque la tension UAB est proche de zéro.

2) Représentation graphique

On mesure alors les valeurs de la tension toutes les 5 secondes et on les note dans un tableau.

Traçons la courbe représentant la tension en fonction du temps.

On recommence la manipulation mais en remplaçant le GTBF par la pile. Tracer également la courbe sur la même feuille.

Tension maximale :

La tension varie entre deux valeurs :
Umax = 8V  et  Umin = -8V

La tension maximale Umax est la valeur de la tension aux sommets de la courbe.

Les valeurs de la tension sont alternativement positives et négatives. On dit que la tension est alternative.

La courbe représentant la variation de la tension aux bornes du GBF en fonction du temps est une sinusoïde et la tension est dite sinusoïdale.

Période :

La courbe est constituée d’un motif qui se reproduit régulièrement.

La durée de ce motif est : T = 30 s

La durée d’un motif élémentaire s’appelle la période et est notée T. Elle s’exprime en seconde.

On dit que la tension est périodique.

 La fréquence

La fréquence correspond au nombre de motifs par seconde. On la note f : f = 1 / T avec T en s.

La fréquence f s’exprime en Hertz (Hz).

Conclusion :

  • Tout phénomène qui se répète dans le temps (saison, phase de la Lune, …) est appelé phénomène périodique. Ainsi, le signal donné par le générateur très basse fréquence se répète, on dit que ce générateur fournit une tension alternative périodique.
  • Cette tension est caractérisée par la durée au bout de laquelle elle se répète identique à elle-même, cette durée est appelée période.
  • Les deux valeurs extrêmes d’une tension alternative périodique sont appelées valeur maximale et valeur minimale, elles sont numériquement égales (au signe près).
  • La tension aux bornes du GTBF est:

variable : elle change au cours du temps

alternative : elle prend des valeurs positives et négatives

périodique : elle se reproduit identique au cours du temps

sinusoïdale : forme de vague.



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