La tension électrique
I- Tension électrique continue :
1- Tension électrique :
a- Le concept de tension électrique :
L’écoulement de l’eau du haut vers le bas de la cascade est expliqué par la différence d’altitude, par analogie, la tension électrique est expliquée par la différence de potentiel (V) entre deux points A et B d’un circuit électrique,
b- Potentiel électrique :
La tension électrique entre deux points A et B notée UAB est donnée par la relation suivante : UAB=VA-VB, elle s’exprime en Volte (V) tel que VA : le potentiel électrique du A, et VB : le potentiel électrique du B
Remarque : On a UAB=VA-VB=-(VB-VA)=-UBA : donc la tension électrique est une grandeur algébrique
Représentation de la tension électrique
La représentation de la tension entre deux points A et B d’un dipôle est définie par une flèche dirigée de B vers A,
2- Mesure de la tension électrique
a- Expérience : On réalise le montage suivant :
b- Lecture de la tension :
La valeur de la tension électrique mesurée est donnée par la relation suivante : tel que :
C : calibre utilisé, n : le nombre de graduation indiqué par l’aiguille et N : le nombre de graduation de l’échelle,
c- Incertitude de la mesure :
· L’incertitude absolue est donnée par la relation suivante : , tel que a : c’est la classe de l’appareil,
· L’incertitude relative (la précision de mesure de l’appareil) est donnée par la relation suivante : ,
Avec
II- Les lois des tensions :
1- Circuit en série :
a- Expérience : On réalise le montage suivant :
b- Remarque :
On a UAC=5V, UBC=7V, UAB=12V, alors on remarque UAB=UAC+UCB
c- Conclusion :
La tension aux bornes d’un ensemble de dipôles en série est égale à la somme des tensions aux bornes de chacun d’eux, c’est la loi d’additivité des tensions dans un circuit en série
d- Etude théorique :
Selon le circuit électrique, on a UAC+UCB=(VA-VC) + (VC-VB) =VA-VB=UAB,
Comme on a VA=VP et VB=VN alors UPN=UAB=UAC+UCB
2- Circuit en parallèle :
a- Expérience :
On réalise le montage suivant :
b- Remarque :
On a UPN=12V, UAB=12V, UCD=12V : Alors UPN=UAB=UCD
c- Conclusion :
La tension aux bornes d’un ensemble de dipôles en parallèles est la même
d- Etude théorique :
Selon le circuit électrique, on a avec donc
III- Les tensions variables :
1- Définition :
· On appelle tension variable une tension dont la valeur change au cours de temps,
· On appelle une tension alternative quand elle prend respectivement des valeurs positives et des valeurs négatives
2- L’oscilloscope :
· Un oscilloscope permet de visualiser l’évolution de tension au cours de temps,
· La courbe obtenue est un oscillogramme, avec l’axe vertical est celui des tensions et l’axe horizontal celui des temps,
3- La tension alternative sinusoïdale
a- Activité : Sur l’écran d’un oscilloscope, on obtient la courbe suivante :
La sensibilité verticale est SV=4V/div et la sensibilité horizontale est SH=5ms/div
b- Remarque : La tension alternative sinusoïdale est caractérisée par :
· La période T : c’est le temps minimal au cours duquel la tension se répète identiquement à elle-même.
c- Conclusion : dans notre cas, la période est : T=SH.x=5.10-3×4=20.10-3s=20ms
· La fréquence f : on appelle fréquence d’une tension périodique le nombre de période par seconde, elle est donnée par la relation suivante : , elle s’exprime en Hz
Exemple : dans notre cas :
· La tension maximale Umax (Amplitude) : c’est la valeur maximale de la tension variable,
Exemple : dans ce cas Umax= y.Sv=3×4=12V
· La tension efficace , notée Ue ou Ueff : c’est la valeur indiquée par le voltmètre lorsqu’on l’utilise pour mesurer une tension alternative sinusoïdale, elle est donnée par la relation suivante , dans ce cas, on a
4- Autres tensions variables :
a- Tension rectangulaire :
Soit l’oscillogramme suivant :
On donne la sensibilité verticale Sy=5V/div et la sensibilité horizontale Sx=5ms/div. Alors
L’amplitude : Um=y.Sy=3×5=15V
La période : T=x.Sx=4×5.10-3s=20.10-3s=20ms
La fréquence :
b- Tension triangulaire
Soit l’oscillogramme suivant :
On donne la sensibilité verticale Sy=2V/div et la sensibilité horizontale Sx=10ms/div.
L’amplitude : Um=y.Sy=3×2=6V
La période : T=x.Sx=2×10.10-3s=20.10-3s=20ms La fréquence :
Application :
1- Compléter les phrases suivantes
a- L’unité de la tension est le ………. dont le symbole est ……….
b- On mesure la tension entre deux points avec un ………. monté en ………. entre ces deux points,
c- La tension aux bornes d’un fil de connexion est ……….
d- VB-VA représente la ………. entre les points A et B
2- Répondre par vrai ou faux :
a- Dans circuit, la tension aux bornes d’un interrupteur ouvert est nulle,
b- UBC=UAB + UAC
c- Un potentiel électrique se mesure en volte,
d- VA – VB=UBA
3- On considère le circuit électrique suivant et on donne , , :
Représenter puis calculer les grandeurs suivantes : , , et VC-VF
