Cours de physique-chimie en 3e France – Tension maximale et tension efficace

En physique-chimie, le programme du cours de collège permet d’entrer dans une relation scientifique avec les phénomènes naturels, le monde vivant, et les techniques. Cette posture scientifique est faite d’attitudes (curiosité, ouverture d’esprit, remise en question de son idée, exploitation positive des erreurs, etc.) et de capacités (observer, expérimenter, mesurer, raisonner, modéliser, etc.). 

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Tension maximale et tension efficace

Objectif

Une tension alternative est définie par la valeur de sa tension maximale. L’utilisation d’un voltmètre indique la valeur de la tension efficace.
Existe-t-il une relation entres ces deux grandeurs ?

1. Mesures de la tension maximale et de la tension efficace d’une tension alternative

Un générateur de tension alternative est relié aux bornes d’un oscilloscope et aux bornes d’un voltmètre en mode alternatif. On fait varier la tension délivrée par le générateur et on mesure U_max et U_eff.

Pour mesurer la tension maximale de cette tension alternative, il faut déterminer le nombre de divisons correspondant à la déviation maximale du signal, puis le multiplier par la valeur de la sensibilité verticale.

Sur l’oscillogramme, la tension maximale est de 3 DIV.

Sur l’oscilloscope, on lit la valeur de la sensibilité verticale : 2V/DIV.
On calcule alors U_max = 3 × 2 = 6 V.

Pour mesurer la tension efficace, il faut lire la valeur sur le voltmètre en mode alternatif : U_eff = 4,2 V.
2. Détermination de la relation entre la tension maximale et la tension efficaceEn réalisant d’autres séries de mesures, on obtient alors les résultats suivants :

Umax	2 V	4 V	6 V	8 V
Ueff	1,4 V	2,9 V	4,2 V	5,7 V
Umax / Ueff	1,4	1,4	1,4	1,4

On constate que le rapport U_max/U_eff est constant : ce rapport vaut environ 1,4.

U_max et U_eff  sont donc des grandeurs proportionnelles.
Elles sont liées par la relation :  U_max = 1,4 × U_eff.
Remarque : Une tension alternative de valeur efficace U_eff (donc de valeur maximale U_max = 1,4 U_eff) a le même effet qu’une tension continue de même valeur.
Exemple :
Une lampe brillera de la même façon si elle reçoit une tension de U = 6 V continue ou si elle reçoit une tension de U_eff = 6 V (ce qui correspond à U_max = 1,4 × 6 = 8,4 V.

L’essentiel

La tension maximale se mesure grâce à l’oscilloscope.

Pour mesurer la tension efficace, il faut lire la valeur sur le voltmètre en mode alternatif.

U_max et U_eff sont donc des grandeurs proportionnelles.
Elles sont liées par la relation : U_max = 1,4 × U_eff.