Labo Maths-Sciences • Électricité

TP — Signal Sinusoïdal : Oscilloscope & Mesures

⏱ Durée : 55 min 1ère Pro / CAP / Bac Pro

Contexte Professionnel

L'oscilloscope est l'outil fondamental du technicien en électricité, maintenance et électronique. Il permet de "voir" la forme exacte des signaux électriques et de mesurer l'amplitude crête, la tension efficace TRMS, la période $T$ et la fréquence $f$.

Formules & Relations Légales

$U_{eff} = \frac{U_{max}}{\sqrt{2}}$

$U_{max} = U_{eff} \times \sqrt{2}$

$f = \frac{1}{T}$

$U_{p-p} = 2 \times U_{max}$

Matériel Réel Nécessaire (Paillasse de TP)

Oscilloscope bicourbe 20 MHz Sondes BNC $\rightarrow$ bananes E35

Générateur de Fonctions (GBF) Plage $1\text{ Hz}$ à $1\text{ MHz}$ + ampli BF

Multimètre Numérique TRMS Mesure en voltmètre AC

Alimentation réglable TP Sortie $6/12/24\text{ V}$ AC/DC

Consignes de Sécurité TP

⚠️ NE JAMAIS MESURER LE 230 V SECTEUR directement avec les sondes oscilloscope de TP (risque d'électrocution mortelle et de court-circuit).
⚠️ Raccordement des masses : Vérifier que la masse de la sonde est reliée au point zéro du circuit.
⚠️ Ne jamais court-circuiter les bornes de sortie du GBF.

Déroulement Expérimental — 6 Étapes Guidées

1 Prise en main et Réglage du Zéro Oscilloscope ⏱ 8 min

Allumer l'oscilloscope et attendre la mise en température (1 minute).
Relever les boutons principaux : VOLTS/DIV (Calibre tension), TIME/DIV (Base de temps), POSITION (Déplacement Y/X), AUTO-SET.
Relier la sonde sur l'entrée CH1.
Ajuster la ligne de zéro horizontale au centre de l'écran avec le bouton POSITION Y.

2 Branchement et Génération du Signal GBF ⏱ 5 min

Régler le GBF : sélectionner la forme sinusoïdale ($\sim$), régler la fréquence sur 1000 Hz (1 kHz).
Connecter la sortie du GBF à l'entrée CH1 de l'oscilloscope (rouge au + / noir à la masse).
Ajuster VOLTS/DIV ($1\text{ V/div}$) et TIME/DIV ($0{,}2\text{ ms/div}$) pour observer 2 à 3 sinusoïdes complètes.

3 Mesure de Tension Maximale et Efficace au Multimètre ⏱ 8 min

Compter le nombre de carreaux verticaux $Y_{max}$ de l'axe central au sommet de la crête.
Calculer $U_{max} = Y_{max} \times S_v$.
Calculer la valeur efficace théorique $U_{eff} = \frac{U_{max}}{\sqrt{2}}$.
Brancher un multimètre numérique en parallèle en mode Voltmètre AC. Noter la valeur affichée et comparer avec $U_{eff}$.

4 Mesure de la Période T et Fréquence f ⏱ 8 min

Relever le nombre de divisions horizontales $X$ d'un motif complet.
Calculer la période $T = X \times S_h$ (en millisecondes puis en secondes).
Calculer la fréquence $f = \frac{1}{T}$ en Hz. Comparer avec l'affichage du GBF.

Tableau de Relevé des Mesures Réelles du Labo

Saisissez vos mesures réelles ci-dessous

Fréquence GBF	Calibre $S_v$	Divs $Y_{max}$	$U_{max}$ lue (V)	Multimètre $U_{AC}$ (V)	Calibre $S_h$	Divs $X$	$T$ mesurée (ms)	$f$ calculée (Hz)
50 Hz			6.0 V				20.0 ms	50.0 Hz
1000 Hz			3.0 V				1.0 ms	1000.0 Hz

Compte-rendu — Conclusions & Réponses aux questions

CANAL CH1 • 60 FPS

CALIBRE SV 2 V/div

BASE SH 5 ms/div

YMAX LUE 3,0 div

X PÉRIODE LUE 4,0 div

Défi Mode Masqué (Saisie Autonome)

Lisez les carreaux sur l'oscilloscope ci-dessus, puis saisissez les valeurs calculées :

Umax (V) :

T (ms) :

Fréquence f (Hz) :

Ueff (V) :

1. Générateur Basse Fréquence (GBF)

Forme de l'onde :

Amplitude $U_{max}$ : 6.0 V

Fréquence $f$ : 50 Hz

2. Réglages Oscilloscope

Sensibilité Verticale $S_v$ (V/div) :

Base de temps / Vitesse $S_h$ (ms/div) :

Position Y (Offset) : 0 div

Module Expérimental Hybride (Réel & Virtuel) • Propulsé par Labo Maths Sciences