Courant Alternatif Sinusoïdal
Définitions, grandeurs physiques $U_{max}, U_{eff}, T, f$, réglages de l'oscilloscope, réseau secteur 230V et consignes de sécurité.
I Tension Continue vs Tension Alternative Sinusoïdale
La tension reste **constante au cours du temps** et conserve toujours la même polarité ($+$ et $-$).
La tension varie de façon **périodique** au cours du temps, alternativement positive et négative, selon une courbe ondulée appelée **sinusoïde**.
Vocabulaire Réseau & Signal
- Périodique : Le signal se répète à l'identique à intervalles de temps réguliers.
- Alternatif : La tension change de signe (positive pendant une demi-période, négative pendant l'autre).
- Motif élémentaire : La plus petite portion du signal qui se répète indéfiniment.
II Grandeurs Caractéristiques d'une Tension Sinusoïdale
1. Tension Maximale $U_{max}$ et Efficace $U_{eff}$
- Tension maximale $U_{max}$ : Valeur atteinte au sommet de la crête positive (exprimée en Volts, V).
-
Tension crête-à-crête $U_{p-p}$ : Écart entre la crête positive et la crête négative :
$U_{p-p} = 2 \times U_{max}$
- Tension efficace $U_{eff}$ : Valeur mesurée par un multimètre numérique réglé en mode alternatif (AC).
$U_{max} = U_{eff} \times \sqrt{2}$
avec $\sqrt{2} \approx 1{,}414$. De même : $U_{eff} = \frac{U_{max}}{\sqrt{2}}$.
2. Période $T$ et Fréquence $f$
- Période $T$ : Durée d'un motif élémentaire complet (exprimée en secondes, s).
- Fréquence $f$ : Nombre de motifs complets effectués par seconde (exprimée en Hertz, Hz).
$f = \frac{1}{T}$ ou $T = \frac{1}{f}$
Attention : $T$ doit impérativement être exprimée en **secondes (s)**.
Exemple d'Application Rédigé
Un générateur délivre un signal sinusoïdal de période $T = 4\text{ ms}$ et de tension efficace $U_{eff} = 12\text{ V}$.
- Convertir la période : $T = 4\text{ ms} = \frac{4}{1000} = 0{,}004\text{ s}$.
- Calculer la fréquence : $f = \frac{1}{0{,}004} = 250\text{ Hz}$.
- Calculer la tension maximale : $U_{max} = 12 \times \sqrt{2} \approx 12 \times 1{,}414 = 16{,}97\text{ V}$.
III Visualisation et Mesures à l'Oscilloscope
L'oscilloscope permet de visualiser l'évolution d'une tension en fonction du temps sur une grille d'écran graduée en divisions (carreaux).
Calibre Vertical : Sensibilité $S_v$
La sensibilité verticale $S_v$ (exprimée en Volts par division, V/div) indique la tension représentée par chaque carreau vertical.
$Y_{max}$ : Nombre de carreaux entre la ligne zéro et le sommet du motif.
Base de Temps : Vitesse $S_h$
La base de temps ou sensibilité horizontale $S_h$ (exprimée en ms/div ou s/div) indique la durée représentée par chaque carreau horizontal.
$X$ : Nombre de carreaux horizontaux occupés par un motif complet.
IV Réseau Électrique Secteur et Sécurité des Personnes
Caractéristiques du Secteur en France
Organes de Protection Obligatoires en Bac Pro :
Évacue les fuites de courant vers le sol (fil vert-jaune).
Coupe le circuit en cas de fuite supérieure à 30 mA pour protéger les personnes.
Protège le matériel contre les surintensités et court-circuits.
Synthèse Mémorisation • Formulaire A4
$f = \frac{1}{T}$
$f$ en Hz, $T$ en secondes (s)
$U_{max} = U_{eff} \times \sqrt{2}$
$U_{eff}$ mesuré au voltmètre AC
$U_{max} = Y_{max} \times S_v$
$T = X \times S_h$