I. Situation d’apprentissage
Au barrage de Kossou, un technicien explique aux élèves qu’on y produit une tension alternative sinusoïdale, différente de la tension continue fournie par une pile. Les élèves cherchent alors à définir la tension électrique et à distinguer tension continue et tension alternative sinusoïdale.
II. Notion de tension électrique
1. Différence de potentiel
- Le courant circule entre deux points A et B d’un circuit parce que ces points ne sont pas au même état électrique.
- La différence d’état électrique entre A et B est appelée tension électrique ou différence de potentiel, notée UAB.
- UAB = VA − VB, où VA et VB sont les potentiels des points A et B.
2. Représentation et mesure
- La tension UAB est représentée par une flèche allant de B vers A.
- Elle se mesure en volt (V) à l’aide d’un voltmètre, d’un multimètre en mode voltmètre ou d’un oscilloscope.
- Les appareils de mesure de tension se branchent toujours en dérivation aux bornes du dipôle étudié.
III. Lois des tensions dans un circuit continu
1. Dipôles en série
Pour des dipôles montés en série entre A et C :
UAC = UAB + UBC + …
La tension aux bornes de l’ensemble est égale à la somme algébrique des tensions aux bornes des dipôles.
2. Dipôles en dérivation (parallèle)
Pour des dipôles montés en dérivation aux bornes des mêmes points P et N :
UPN = UAB = UCD = …
Les tensions aux bornes de dipôles en dérivation sont égales.
IV. Visualisation à l’oscilloscope
1. Tension continue
- La trace est un segment horizontal décalé par rapport à l’axe (tension constante).
- La valeur de la tension se lit grâce à la sensibilité verticale sv (V/div) et à la déviation verticale d (en divisions) :
|U| = sv × d.
2. Tension sinusoïdale
- Trace en forme de sinusoïde périodique.
- La période T se lit sur l’axe horizontal en utilisant la base de temps b (s/div) :
T = b × dh (dh nombre de divisions horizontales pour une période). - La fréquence est f = 1/T (en hertz, Hz).
- La tension maximale (amplitude) Umax se détermine comme pour une tension continue ; la tension efficace U est :
U = Umax / √2.
V. À retenir
- La tension est une différence de potentiel entre deux points d’un circuit, mesurée en volt.
- En série : les tensions s’additionnent ; en dérivation : les tensions sont égales.
- Une tension sinusoïdale est caractérisée par sa période T, sa fréquence f, sa valeur maximale Umax et sa valeur efficace U.
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