🔌 La tension du secteur : 230 V, 50 Hz à l'oscilloscope
La prise de ta chambre ne donne pas « du 230 V » tout bête : sa tension monte à +325 V, redescend à −325 V… et recommence 50 fois par seconde ! Branche-la (prudemment, avec une sonde isolée) sur l'oscilloscope, ralentis le temps, compare avec une pile, puis pars à la chasse à la phase avec le tournevis testeur.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- La pile donne une droite horizontale : sa tension est continue, elle garde la même valeur à chaque instant. Branchée à l'envers, la droite passe sous le zéro.
- La prise donne une courbe en forme de vagues : la tension est alternative (elle change de signe) et sinusoïdale. Le motif qui se répète dure une période T.
- Au ralenti, le spot avance de gauche à droite, la lampe brille deux fois par période (quel que soit le sens du courant) et les électrons du fil font l'aller-retour sur place.
- Avec 5 ms/div, une période de la tension du secteur occupe 4 divisions : T = 4 × 5 = 20 ms, donc f = 1 / 0,020 = 50 Hz. Le sommet monte à 325 V : c'est la valeur maximale.
- Le tournevis testeur ne s'allume que dans le trou de la phase : un petit courant traverse le néon, puis ton corps, jusqu'au sol.
Expériences à faire
- Quelle base de temps faut-il choisir pour voir exactement une période de la tension du secteur sur l'écran ?
- Pourquoi la trace de la pile sort-elle de l'écran avec 1 V/div ? Quelle sensibilité choisir ?
- Compare la prise française et la prise américaine : laquelle a la plus grande période ?
- 🕵️ Mesure Umax et f de la prise du pays mystère : de quel pays s'agit-il ?
- Où est la phase dans la prise libre ? Le neutre et la terre allument-ils le testeur ?
La physique derrière l'animation
- Une tension continue garde la même valeur au cours du temps (pile : 4,5 V). Une tension alternative change de signe régulièrement ; celle du secteur est sinusoïdale.
- Sur l'oscillogramme : T = nombre de divisions × base de temps et Umax = nombre de divisions × sensibilité. La fréquence est f = 1 / T (f en Hz, T en s).
- Secteur en France : f = 50 Hz, donc T = 20 ms, et Umax ≈ 325 V. Le « 230 V » indiqué est la valeur efficace : Ueff = Umax / √2 (étudiée plus tard).
- Une prise contient la phase (dangereuse : jusqu'à 325 V par rapport à la terre), le neutre (presque au potentiel de la terre) et la terre (fil vert-jaune) qui évacue le courant d'un défaut vers le sol ; le disjoncteur différentiel 30 mA coupe alors le courant.
- Sécurité : on ne mesure jamais la tension d'une prise avec un oscilloscope branché directement ; on utilise une sonde différentielle isolée. Dans le fil, le mouvement des électrons est très exagéré sur le dessin (en réalité, ils se déplacent de moins d'un millième de millimètre).
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