Le courant électrique variable et alternatif
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• reconnaître un courant et une tension variables ;
• reconnaître une tension alternative et une tension alternative sinusoïdale ;
• déterminer la période T, la fréquence N et la valeur maximale Um d'une tension sinusoïdale, avec un oscilloscope ;
• mesurer les valeurs efficaces d'une tension et d'une intensité alternatives sinusoïdales.
Situation de départ
Le symbole « ~ » figure sur le chargeur de votre smartphone et sur la plaque de nombreux appareils, avec l'indication « 230 V ; 50 Hz ». Pourtant, une pile indique seulement « 1,5 V ».
Quelle différence y a-t-il entre le courant d'une pile et celui de la prise du secteur, et pourquoi faut-il un chargeur pour recharger un téléphone ?
1. Courant continu et courant variable
Expérience : on branche deux DEL, une rouge et une verte, en parallèle mais en sens inverses. Une DEL ne s'allume que si le courant la traverse dans le bon sens.
Observations
- Avec une pile, une seule DEL brille : le courant circule toujours dans le même sens.
- Avec un générateur marqué « ~ », les deux DEL brillent (ou clignotent l'une après l'autre si le générateur est très lent) : le courant change de sens.
- Avec un générateur très basse fréquence (GBF), une lampe s'allume et s'éteint progressivement : l'intensité varie.
Un courant continu a un sens unique et une intensité constante (pile, batterie, port USB). Un courant variable a une intensité ou un sens qui change au cours du temps ; il est produit par une tension variable.
2. Tension alternative, tension sinusoïdale
Une tension alternative change de signe au cours du temps : elle est tantôt positive, tantôt négative. Elle produit un courant alternatif, qui circule alternativement dans un sens puis dans l'autre ; les bornes du générateur échangent sans cesse leurs rôles + et -.
Une tension alternative dont la courbe a la forme d'une sinusoïde est dite alternative sinusoïdale. C'est le cas de la tension du secteur.
La dynamo d'un vélo donne une tension alternative mais pas exactement sinusoïdale.
La courbe u = f(t) s'appelle un chronogramme ; on la visualise avec un oscilloscope (oscillogramme).
3. Période et fréquence
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