1. Tension continue, tension alternative
Définitions.
• Une tension continue garde une valeur constante au cours du temps (pile, batterie, alimentation stabilisée d'une rampe LED).
• Une tension alternative change de valeur et de sens au cours du temps. Si les variations se répètent identiques à elles-mêmes, elle est périodique.
• Une tension alternative périodique qui suit une sinusoïde est sinusoïdale : c'est le cas de la tension du secteur.
• Une tension continue garde une valeur constante au cours du temps (pile, batterie, alimentation stabilisée d'une rampe LED).
• Une tension alternative change de valeur et de sens au cours du temps. Si les variations se répètent identiques à elles-mêmes, elle est périodique.
• Une tension alternative périodique qui suit une sinusoïde est sinusoïdale : c'est le cas de la tension du secteur.
Le secteur en France.
La tension du secteur (les prises murales de l'atelier ou du studio) est alternative et sinusoïdale :
• valeur efficace : 230 V ;
• fréquence : 50 Hz.
La tension du secteur (les prises murales de l'atelier ou du studio) est alternative et sinusoïdale :
• valeur efficace : 230 V ;
• fréquence : 50 Hz.
2. Caractériser une tension sinusoïdale
Les quatre grandeurs.
• La valeur maximale Umax (en V) : la plus grande valeur atteinte par la tension. Elle se lit sur l'écran d'un oscilloscope.
• La valeur efficace Ueff (en V) : la valeur indiquée par un voltmètre en mode AC. C'est elle qui caractérise « l'effet » de la tension.
• La période T (en s) : la durée d'un motif complet qui se répète.
• La fréquence f (en Hz) : le nombre de périodes par seconde.
• La valeur maximale Umax (en V) : la plus grande valeur atteinte par la tension. Elle se lit sur l'écran d'un oscilloscope.
• La valeur efficace Ueff (en V) : la valeur indiquée par un voltmètre en mode AC. C'est elle qui caractérise « l'effet » de la tension.
• La période T (en s) : la durée d'un motif complet qui se répète.
• La fréquence f (en Hz) : le nombre de périodes par seconde.
Relations à connaître.
• Fréquence et période : f = 1 ÷ T (et T = 1 ÷ f).
• Pour un signal sinusoïdal : Ueff = Umax ÷ √2 (avec √2 ≈ 1,414), soit Umax = Ueff × √2.
• Fréquence et période : f = 1 ÷ T (et T = 1 ÷ f).
• Pour un signal sinusoïdal : Ueff = Umax ÷ √2 (avec √2 ≈ 1,414), soit Umax = Ueff × √2.
Exemple détaillé. Sur la prise d'un studio photo (secteur 230 V / 50 Hz) :
• Période : T = 1 ÷ f = 1 ÷ 50 = 0,020 s (20 ms).
• Valeur maximale : Umax = 230 × 1,414 ≈ 325 V.
Sur l'oscilloscope, la tension monte donc jusqu'à +325 V et descend jusqu'à −325 V, 50 fois par seconde.
• Période : T = 1 ÷ f = 1 ÷ 50 = 0,020 s (20 ms).
• Valeur maximale : Umax = 230 × 1,414 ≈ 325 V.
Sur l'oscilloscope, la tension monte donc jusqu'à +325 V et descend jusqu'à −325 V, 50 fois par seconde.
3. Mesurer une tension et une intensité
Les appareils de mesure.
• La tension U (en volt, V) aux bornes d'un dipôle se mesure avec un voltmètre branché en dérivation (en parallèle) aux bornes du dipôle.
• L'intensité I (en ampère, A) qui traverse un dipôle se mesure avec un ampèremètre branché en série dans le circuit.
Un multimètre assure les deux fonctions. On choisit le calibre adapté : commencer par le plus grand calibre puis affiner (protection de l'appareil).
• La tension U (en volt, V) aux bornes d'un dipôle se mesure avec un voltmètre branché en dérivation (en parallèle) aux bornes du dipôle.
• L'intensité I (en ampère, A) qui traverse un dipôle se mesure avec un ampèremètre branché en série dans le circuit.
Un multimètre assure les deux fonctions. On choisit le calibre adapté : commencer par le plus grand calibre puis affiner (protection de l'appareil).
4. Lois des nœuds et des mailles
Loi des nœuds (circuit avec dérivation).
La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui repartent : le courant se partage.
Exemple : deux projecteurs branchés en dérivation, I1 = 2 A et I2 = 3 A → le courant fourni par l'alimentation vaut I = 2 + 3 = 5 A.
La somme des intensités des courants qui arrivent à un nœud est égale à la somme des intensités des courants qui repartent : le courant se partage.
Exemple : deux projecteurs branchés en dérivation, I1 = 2 A et I2 = 3 A → le courant fourni par l'alimentation vaut I = 2 + 3 = 5 A.
Loi des mailles (circuit en série, au plus deux mailles).
Dans une maille, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des autres dipôles : la tension se partage.
Exemple : une guirlande de vitrine alimentée sous 12 V avec deux lampes en série : U1 = 7 V → U2 = 12 − 7 = 5 V.
Dans une maille, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des autres dipôles : la tension se partage.
Exemple : une guirlande de vitrine alimentée sous 12 V avec deux lampes en série : U1 = 7 V → U2 = 12 − 7 = 5 V.
Exemple détaillé (deux mailles). Un rail de spots LED de vitrine est alimenté par un convertisseur de 24 V. Deux branches en dérivation : la branche 1 (spot A) est traversée par I1 = 1,5 A, la branche 2 (spot B) par I2 = 0,5 A.
• Loi des nœuds : le convertisseur débite I = 1,5 + 0,5 = 2,0 A.
• Loi des mailles : chaque branche étant branchée directement aux bornes du convertisseur, la tension aux bornes de chaque spot est 24 V.
• Loi des nœuds : le convertisseur débite I = 1,5 + 0,5 = 2,0 A.
• Loi des mailles : chaque branche étant branchée directement aux bornes du convertisseur, la tension aux bornes de chaque spot est 24 V.
5. Les capteurs
Définitions.
Un capteur transforme une grandeur physique d'entrée (température, éclairement, pression…) en une grandeur électrique de sortie (tension en V, intensité en A, résistance en Ω) mesurable par un circuit. Exemples : cellule crépusculaire d'une vitrine automatique, capteur de température d'une imprimante 3D.
Un capteur transforme une grandeur physique d'entrée (température, éclairement, pression…) en une grandeur électrique de sortie (tension en V, intensité en A, résistance en Ω) mesurable par un circuit. Exemples : cellule crépusculaire d'une vitrine automatique, capteur de température d'une imprimante 3D.
Caractéristique d'un dipôle.
La caractéristique d'un dipôle est la courbe U = f(I) : la tension à ses bornes en fonction de l'intensité qui le traverse. On la trace point par point en faisant varier I et en mesurant U.
Pour un dipôle ohmique (résistor), la caractéristique est une droite passant par l'origine : U = R × I, avec R la résistance en ohm (Ω).
La caractéristique d'un dipôle est la courbe U = f(I) : la tension à ses bornes en fonction de l'intensité qui le traverse. On la trace point par point en faisant varier I et en mesurant U.
Pour un dipôle ohmique (résistor), la caractéristique est une droite passant par l'origine : U = R × I, avec R la résistance en ohm (Ω).
Exemple. Pour une photorésistance de cellule de vitrine, on relève : I = 2,0 mA → U = 4,0 V ; I = 4,0 mA → U = 8,0 V (à éclairement constant). U est proportionnelle à I : le comportement est ohmique sur cette plage. Quand l'éclairement augmente, la caractéristique change : c'est la grandeur d'entrée (la lumière) qui modifie le signal de sortie.
6. Travailler en sécurité
Dispositifs de protection d'une installation.
• Le fusible et le disjoncteur divisionnaire coupent le circuit si l'intensité dépasse la valeur prévue (surcharge, court-circuit) : ils protègent le matériel.
• Le disjoncteur différentiel compare le courant qui part et celui qui revient : en cas de fuite de courant (contact d'une personne), il coupe en une fraction de seconde : il protège les personnes.
• La prise de terre évacue les courants de défaut vers le sol.
• Le fusible et le disjoncteur divisionnaire coupent le circuit si l'intensité dépasse la valeur prévue (surcharge, court-circuit) : ils protègent le matériel.
• Le disjoncteur différentiel compare le courant qui part et celui qui revient : en cas de fuite de courant (contact d'une personne), il coupe en une fraction de seconde : il protège les personnes.
• La prise de terre évacue les courants de défaut vers le sol.
Réflexes en atelier et en studio. Ne jamais intervenir sur un circuit sous tension, vérifier l'état des câbles, ne pas surcharger les multiprises, débrancher avant de changer une lampe, et faire vérifier toute installation défectueuse par une personne habilitée.
À retenir.
• Secteur France : sinusoïdal, 230 V (efficace), 50 Hz ; f = 1 ÷ T ; Ueff = Umax ÷ √2.
• Voltmètre en dérivation, ampèremètre en série.
• Nœud : les intensités se partagent ; maille : les tensions s'ajoutent.
• Capteur : grandeur d'entrée → signal électrique de sortie ; caractéristique U = f(I) ; dipôle ohmique : U = R × I.
• Secteur France : sinusoïdal, 230 V (efficace), 50 Hz ; f = 1 ÷ T ; Ueff = Umax ÷ √2.
• Voltmètre en dérivation, ampèremètre en série.
• Nœud : les intensités se partagent ; maille : les tensions s'ajoutent.
• Capteur : grandeur d'entrée → signal électrique de sortie ; caractéristique U = f(I) ; dipôle ohmique : U = R × I.