Electricité 2 - Gemini | Sciences Physique · ours La Tension alternative 2 Activité on lusion...
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Electricité2 3 ème Electricité 2 La tension Alternative Quelles sont les caractérisques des tensions fournies par les centrales électriques? Cours Troisièmes Objecfs 1– Distinguer tension continue et tension alternative 2– Déterminer une tension maximale et une période 3– Déterminer une fréquence Photos THIA TUE KING YN Rudy Sur cet électrocardiogramme, la tension mesurée est-elle la même au cours du temps? Pourquoi cee lampe s’allume-t-elle et s’éteint-elle régulièrement?
Transcript of Electricité 2 - Gemini | Sciences Physique · ours La Tension alternative 2 Activité on lusion...
Electricité2
3ème
Electricité 2 La tension Alternative
Quelles sont les caractéristiques des tensions fournies par les centrales électriques?
Cours Troisièmes
Objectifs
1– Distinguer tension continue et tension alternative
2– Déterminer une tension maximale et une période
3– Déterminer une fréquence
Photos
THIA TUE KING YN Rudy
Sur cet électrocardiogramme, la tension
mesurée est-elle la même au cours du
temps?
Pourquoi cette lampe s’allume-t-elle et s’éteint-elle régulièrement?
3ème
Electricité 2 La tension Alternative
Quelles sont les caractéristiques des tensions fournies par les centrales électriques?
Progression Troisièmes
Objectifs
1– Distinguer tension continue et tension alternative
2– Déterminer une tension maximale et une période
3– Déterminer une fréquence
Progression
Date Fait/A faire Pour le
I– Reconnaître une tension alternative
Activité A: Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative?
Exercice 1: Reconnaître une tension alternative
II– Etude d’une tension alternative
1– Mesure de tensions alternatives
Activité B: Mesurer une tension alternative
2– Description de tensions alternatives
Exercice 2: Etudier un tableau de mesures
Exercice 3: Qualifier une tension
III– Caractéristiques de tensions alternatives périodiques
Document C: Décrire les caractéristiques d’une tension alternative périodique
Exercice 4: Etudier les caractéristiques d’une tension alternative périodique
Devoir Maison E2: Exercices 1, 2, 5 (A vous de jouer), et 6 p 191-192
Correction
Auto-Evaluation E2
Correction
Interrogation écrite E2
Correction
THIA TUE KING YN Rudy
Inves.
Pilier 3
Pilier 4
B2I
.
Pilier 3
3ème
Electricité 2 La tension Alternative
Cours
Cours
Activité Expérimenter Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative?
La Tension alternative
Activité
1
Malgré leur grande variété, les générateurs ne fournissent que deux types de tensions: les tensions continues et les tensions alternatives.
Image
Matériel
Réaliser, mesurer Raisonner, argumenter, démontrer
Démarche
Une DEL Rouge avec résistance incorporée
Une DEL Vert avec résistance incorporée
Deux piles de 4,5V
Un interrupteur à trois positions
Un GTBF
Des fils
Investigation: Définis le problème posé.
Hypothèses: Emet une hypothèse afin de ré-pondre au problème posé.
Validations: Propose, schématise et réalise l’ex-périence permettant de vérifier ton hypothèse
Conclus
IL FAUT QUE LES
DEUX DEL ROUGE ET
VERTE S’ALLUMENT
ALTERNATIVEMENT,
C’EST À DIRE
QU’ELLES NE
SOIENT JAMAIS
DANS LE MÊME ÉTAT
EN MÊME TEMPS...
Pilier 3
Démarche
investigation
Questions
Guide
Investigation: Comment changer régulièrement le sens du courant?
Hypothèses:
- on peut changer manuellement le sens du courant à l’aide d’un interrupteur à trois positions
- on peut utiliser un générateur de courant alternatif ou un GTBF (Générateur Très Basse Fréquence)
Validation: Réalise un montage permettant de vérifier qu’un courant apparaît aux bornes de la bobine de fil de cuivre.
Quelle est la différence entre un Générateur continue et un Générateur Très Basse Fréquence (GTBF)?
Réponses
Quel est le rôle d’une DEL? Comment effectuer le montage des deux DEL? Propose un montage et schématise-le.
Remplace le générateur de tension continue par un GTBF et inverse l’une des DEL. Que constates-tu?
Que peut-on dire des bornes d’un générateur de tension continue et d’un générateur de tension continue.
G
+ - Une DEL ne laisse passer le courant que dans un seul sens. Pour que les DEL s’allu-ment simultanément, elles doivent être montées en dérivation.
Lorsqu’on remplace le générateur de tension continue par un GTBF, les deux DEL s’allument simultanément. Le GTBF change automatiquement le sens du courant
Un générateur de tension continue délivre une tension constante et le courant va dans un seul sens. Un générateur de tension alternative délivre une tension variable, dont le sens du courant change régulièrement.
Cours
La Tension alternative
2
Activité
Conclusion
Une tension continue engendre un courant dont le sens ne change pas au cours du temps.
Une tension alternative engendre un courant alternatif, qui change de sens alternativement au cours du temps. (Ex: la tension du secteur fournie par EDF).
Qu’est-ce qu’une tension alternative?
Les DEL rouge et verte brillent-elles?
Qu’observe-t-on si on inverse les bornes de la pile?
Qu’observe-t-on si on remplace la pile par un générateur de tension alternative?
Pourquoi dans ce dernier cas, dit-on que le courant produit est alternatif?
Exercice Application
Exercice Reconnaître une tension alternative
+ -
Cours
La Tension alternative
3
1– Mesure de tensions alternatives
Activité Expérimenter
Mesurer une tension alternative
Activité
Pilier 3 Réaliser, mesurer
Organisation et gestion de données
Temps t(s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Tension U(V) 0 1,2 3,2 3,3 1,5 0,2 -1,4 -2,9 -3,1 -1,4 0,1 1,6 2,9 3,2 1,4 -0,2 -1,2 -3,2 -2,9 -1,1 0,2
Courbe de la tension en fonction du temps
Matériel
Démarche
Un G.T.B.F. (réglage: 6V; 0,1Hz)
Un voltmètre
Un chronomètre
Des fils
Schématise le montage permettant de mesurer la tension délivrée au cours du temps toutes les secondes
Mesure la tension toutes les secondes et reporte tes résultats dans le tableau ci-dessous
Trace le graphique de la tension en fonction du temps.
Conclus
Pilier 4 Utiliser les logiciels
B2I
Image
1
1
0
U(V)
t(s)
G
V
Il est possible de relever différentes valeurs de la tension à intervalles réguliers et de construire un tableau de mesures.
On trace alors le graphique de la tension en fonction du temps afin d’interpréter les mesures.
Le montage est le suivant:
Comment représente-t-on une tension alternative?
Cours
La Tension alternative
4
2– Description de tensions alternatives
La tension aux bornes d’un GTBF est une tension:
- Variable, sa valeur varie au cours du temps;
- Périodique, elle est variable au cours du temps et le même motif se répète régulièrement;
- Alternative, elle est alternativement positive puis négative ce qui correspond à un changement de sens du courant aux bornes du générateur.
La tension alternative aux bornes d’un GTBF peut être de forme:
- Sinusoïdale
- Triangulaire
- Carrée
Comment caractérise-t-on une tension alternative?
Exercice Application
Exercice Etudier un tableau de mesures
Représente l’évolution de la tension en fonction du temps (Echelle: 1 graduation pour 1 s et 1 gradua-tion pour 1 V)
La tension est-elle variable ou continue? Justifie ta réponse.
La tension est-elle alternative? Justifie ta réponse.
Temps (s) 0 1 2 3 4 5 6
Tension (V) 3 0 -3 0 3 0 -3
1
1
0
U(V)
t(s)
Courbe de la tension en fonction du temps
Cours
La Tension alterna-
5
Exercice Application
Exercice Qualifier une tension
Utiliser les adjectifs suivants: variable; continue; alternative; périodique; sinusoïdale; triangulaire; carrée, pour quali-fier chaque tension dont l’évolution au cours du temps est représentée ci-dessous.
Cours
La Tension alternative
6
Document Rechercher Décrire les caractéristiques d’une tension alternative & périodique
Document
Questions
Décris la tension du deuxième graphique.
Mesurer sa valeur maximale UMax.
Trouve la période T de la tension (durée d’un motif).
Trouve la relation qu’il y a entre la fréquence f (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde) et la période T (durée d’un motif).
Calcule la fréquence f de cette tension (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde)
Conclus en donnant une définition des différentes grandeurs servant à caractériser une tension périodique alternative.
UMax
T
1s 0
1
0,075
U(V)
t(s)
T: La période T est la durée d’un motif: ici, elle vaut
4 × 0,075 = 0,25 s
UMax: La tension maximale est la plus grande valeur
atteinte par la tension: ici, elle vaut 3 × 1 = 3V
f: La fréquence est le nombre de motifs répétés en 1
seconde: ici, il y en a 4 en 1 seconde: elle vaut donc 4
Hz.
Réponses
La tension observée est variable (elle varie au cours du temps), alternative (elle change régulièrement de signe), périodique (le même motif se répète régulièrement) et sinusoïdale.
La plus grande valeur de tension ou tension maximale vaut UMax = 3,6 V
La durée du motif ou période est T=40ms ou 0,040s
Un motif fait 0,040s don en 1 seconde, on a 1/0,040 = 25 soit une fréquence de 25 motifs par secondes ou 25 Hertz: f = 25 Hz
Motif élémentaire
f = 1/T
On a représenté l’évolution au cours du temps d’une tension alternative.
Quelle est la période?
Quelle est sa fréquence?
Quelle est la valeur maximale de sa tension?
Cours
La Tension alternative
7
Une tension périodique est constituée d’un motif qui se répète.
Déf: La tension maximale est la plus grande valeur que peut atteindre la tension. On la note UMax et s’exprime en Volt (V).
Déf: La période est la durée d’un motif. On la note T et s’exprime en secondes (s).
Déf: La fréquence d’un signal périodique est le nombre de motifs élémentaires en une seconde. Elle se note f et s’exprime en Hertz (Hz).
Avec:
f, fréquence en Hertz (Hz)
T, période en secondes (s)
Comment caractérise-t-on une tension alternative?
Exercice Application
Exercice Etudier les caractéristiques d’une tension alternative périodique
3ème
Electricité 2 La tension Alternative
Photocopies
Activité Expérimenter Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative?
Activité
Image
Matériel
Réaliser, mesurer Raisonner, argumenter, démontrer
Démarche
Une DEL Rouge avec résistance incorporée
Une DEL Vert avec résistance incorporée
Deux piles de 4,5V
Un interrupteur à trois positions
Un GTBF
Des fils
Investigation: Définis le problème posé.
Hypothèses: Emet une hypothèse afin de ré-pondre au problème posé.
Validations: Propose, schématise et réalise l’ex-périence permettant de vérifier ton hypothèse
Conclus
IL FAUT QUE LES
DEUX DEL ROUGE ET
VERTE S’ALLUMENT
ALTERNATIVEMENT,
C’EST À DIRE
QU’ELLES NE
SOIENT JAMAIS
DANS LE MÊME ÉTAT
EN MÊME TEMPS...
Pilier 3
Démarche
investigation
Les DEL rouge et verte brillent-elles?
Qu’observe-t-on si on inverse les bornes de la pile?
Qu’observe-t-on si on remplace la pile par un générateur de tension alternative?
Pourquoi dans ce dernier cas, dit-on que le courant produit est alternatif?
Exercice Application
Exercice Reconnaître une tension alternative
+ -
Activité Expérimenter Qu’est-ce qu’un générateur de tension alternative?
Activité
Image
Matériel
Réaliser, mesurer Raisonner, argumenter, démontrer
Démarche
Une DEL Rouge avec résistance incorporée
Une DEL Vert avec résistance incorporée
Deux piles de 4,5V
Un interrupteur à trois positions
Un GTBF
Des fils
Investigation: Définis le problème posé.
Hypothèses: Emet une hypothèse afin de ré-pondre au problème posé.
Validations: Propose, schématise et réalise l’ex-périence permettant de vérifier ton hypothèse
Conclus
IL FAUT QUE LES
DEUX DEL ROUGE ET
VERTE S’ALLUMENT
ALTERNATIVEMENT,
C’EST À DIRE
QU’ELLES NE
SOIENT JAMAIS
DANS LE MÊME ÉTAT
EN MÊME TEMPS...
Pilier 3
Démarche
investigation
Les DEL rouge et verte brillent-elles?
Qu’observe-t-on si on inverse les bornes de la pile?
Qu’observe-t-on si on remplace la pile par un générateur de tension alternative?
Pourquoi dans ce dernier cas, dit-on que le courant produit est alternatif?
Exercice Application
Exercice Reconnaître une tension alternative
+ -
Do
cum
en
t Po
ur 2
Activité Expérimenter
Mesurer une tension alternative
Activité
Pilier 3 Réaliser, mesurer
Organisation et gestion de données
Temps t(s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Tension U(V)
Courbe de ……………………………………………………………………...
Matériel
Démarche
Un G.T.B.F. (réglage: 6V; 0,1Hz)
Un voltmètre
Un chronomètre
Des fils
Schématise le montage permettant de mesurer la tension délivrée au cours du temps toutes les secondes
Mesure la tension toutes les secondes et reporte tes résultats dans le tableau ci-dessous
Trace le graphique de la tension en fonction du temps.
Conclus
Pilier 4 Utiliser les logiciels
B2I
Image
1
1
0
Exercice Application
Exercice Etudier un tableau de mesures
Représente l’évolution de la tension en fonction du temps (Echelle: 1 graduation pour 1 s et 1 gradua-tion pour 1 V)
La tension est-elle variable ou continue? Justifie ta réponse.
La tension est-elle alternative? Justifie ta réponse.
Temps (s) 0 1 2 3 4 5 6
Tension (V) 3 0 -3 0 3 0 -3
Exercice Application
Exercice Qualifier une tension
Utiliser les adjectifs suivants: variable; continue; alternative; périodique; sinusoïdale; triangulaire; carrée, pour quali-fier chaque tension dont l’évolution au cours du temps est représentée ci-dessous.
Document Rechercher Décrire les caractéristiques d’une tension alternative & périodique
Document
Questions
Décris la tension du deuxième graphique.
Mesurer sa valeur maximale UMax.
Trouve la période T de la tension (durée d’un motif).
Trouve la relation qu’il y a entre la fréquence f (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde) et la période T (durée d’un motif).
Calcule la fréquence f de cette tension (Nombre de motifs qu’il y a en 1 seconde)
Conclus en donnant une définition des différentes grandeurs servant à caractériser une tension périodique alternative.
UMax
T
1s 0
1
0,075
U(V)
t(s)
T: La période T est la durée d’un motif: ici, elle vaut
4 × 0,075 = 0,25 Hz
UMax: La tension maximale est la plus grande valeur
atteinte par la tension: ici, elle vaut 3 × 1 = 3V
f: La fréquence est le nombre de motifs répétés en 1
seconde: ici, il y en a 4 en 1 seconde: elle vaut donc 4
Hz.
Motif élémentaire
On a représenté l’évolution au cours du temps d’une tension alternative.
Quelle est la période?
Quelle est sa fréquence?
Quelle est la valeur maximale de sa tension?
Exercice Application
Exercice Etudier les caractéristiques d’une tension alternative périodique
