Vidéo question :: Comprendre le courant alternatif Physique

Transcription de la vidéo

La figure montre quatre graphiques de différence de potentiel en fonction du temps. Quel type de courant est produit par ces quatre différences de potentiel variables ?

En regardant les quatre graphiques, nous voyons que chacun montre la différence de potentiel tracée sur l’axe vertical et le temps sur l’horizontale. Au-delà de cela, chacun des quatre graphiques montre une différence de potentiel variant de manière sinusoïdale en fonction du temps. Cela signifie que, comme nous pouvons le voir, une partie de la différence de potentiel a des valeurs positives. Et une partie a des valeurs négatives. Et cela va et vient.

Dans cette première question, nous voulons savoir quel type de courant est produit par ces différences de potentiel variables. Même si nous n’avons pas une représentation graphique du courant devant nous, nous savons qu’elle suivra la tendance établie par la différence de potentiel dans chacun des quatre cas. C’est-à-dire quand la différence de potentiel sur un graphique a un maximum, le courant aura également un maximum. Et là où la différence de potentiel a un minimum, le courant aura également un minimum.

En d’autres termes, de même que la différence de potentiel dans chacun de ces quatre graphiques est parfois positive et parfois négative, le courant le sera aussi. Le nom du type de courant qui fait cela, qui change constamment de sens et a donc des valeurs positives et négatives, est courant alternatif. C’est le type de courant indiqué par ces quatre différences de potentiel variables. Voyons maintenant la question suivante dans cet exercice.

Quel graphique montre une différence de potentiel variable avec la plus grande fréquence ?

En regardant chacun des quatre graphiques, nous voyons que chacun d’entre eux affiche des valeurs de temps de zéro à 650 unités de temps, quelle que soit cette unité. La façon de déterminer laquelle de ces quatre courbes - a, b, c et d - a la plus grande fréquence est de voir laquelle a le plus grand nombre de longueurs d’onde de différence de potentiel qui se situent entre zéro et cette valeur temps de 650. Celui qui a le plus de longueurs d’onde dans cet intervalle de temps aura également la plus grande fréquence.

Alors, passons ces graphiques en revue dans l’ordre et comptons le nombre de longueurs d’onde que chacune a dans l’intervalle de zéro à 650 unités de temps. En regardant d’abord le graphique a, nous voyons que la première longueur d’onde est ici, puis deux longueurs d’onde, trois longueurs d’onde. Et il semble qu’il y ait trois longueurs d’onde et un quart sur l’intervalle de temps total. Passons à la courbe b, nous commençons à zéro et trouvons ensuite une longueur d’onde, deux longueurs d’onde, trois longueurs d’onde, puis trois et un quart à 650, tout comme le graphique a.

En passant au graphique c, nous noterons ces longueurs d’onde un peu différemment. À partir de zéro, nous avons une longueur d’onde, deux longueurs d’onde, trois, quatre, cinq, six, sept, huit, neuf, 10, 11, 12, 13. Et il semble que 13 corresponde exactement à 650 unités de temps. Ensuite, en regardant le graphique d, nous commençons de zéro. Et nous sortons à la première longueur d’onde, c’est ici. Et puis voici une longueur d’onde et demie. Et à 650, c’est un peu plus d’une et demi.

Ainsi, les graphiques a et b avaient tous deux trois et un quart longueurs d’onde dans cet intervalle de temps. La courbe c avait 13 longueurs d’onde entières, tandis que la courbe d en avait un peu plus d’une et demi. Puisque le graphique c a le plus de longueurs d’onde dans cet intervalle de temps, cela signifie qu’il a aussi la plus grande fréquence. Nous choisirons ceci comme réponse.

Notre prochaine question demande, quelle est la tension de crête du graphique c ?

La tension de crête est simplement la tension maximale atteinte par le signal de différence de potentiel. Si nous regardons le graphique c avec toutes ses oscillations, nous pouvons voir que les maxima de ces longueurs d’ondes sont tous le long d’une droite horizontale, que nous pouvons tracer avec une ligne pointillée. Afin de répondre à cette question de la tension de crête de ce graphique, nous voudrons trouver où cette ligne pointillée coupe l’axe vertical. Nous pouvons voir que cela se passe quelque part entre 200 et 250 volts.

Si nous regardons de très près cette section de l’axe, nous voyons que cet intervalle, de 200 à 250 volts, est divisé en cinq espaces égaux. Et, en regardant de plus près, il semble que notre pointillé traverse l’axe à trois de ces espaces au-dessus de 200. Donc, puisque cinq de ces espaces représentent 50 volts, cela signifie qu’un espace correspond à une différence de 10 volts. Et cela nous dit que puisque notre ligne pointillé traverse l’axe à trois espaces au-dessus de 200, alors cela doit être à une valeur de 230 volts. Et nous allons écrire cela comme notre réponse pour la tension de crête du graphique c. Passons maintenant à la question suivante.

Quel graphique montre une différence de potentiel variable avec la fréquence la plus basse ?

En repensant à notre nombre de longueurs d’ondes dans chaque graphique, nous avons vu que a et b avaient trois longueurs d’onde et quart dans notre intervalle de temps. La courbe c en avait 13 alors que la courbe d en avait un peu plus d’une et demi. Puisque le graphique d a le moins de longueurs d’onde sur le même intervalle de temps parmi les quatre graphiques, cela signifie qu’il représente également la fréquence la plus basse. Voilà donc notre réponse. C’est le graphique d qui montre une différence de potentiel variable avec la fréquence la plus basse.

Et, enfin, nous voulons savoir quelle est la tension de crête du graphique d. Tout comme nous l’avons fait avec le graphique c, nous trouverons la valeur de tension maximale sur la courbe rouge dans le graphique d, et ensuite nous tracerons une ligne horizontale en pointillé à partir de ce point jusqu’à l’axe vertical. Là où cette ligne pointillée traverse cet axe sera la tension de crête de ce graphique. Nous pouvons voir que c’est quelque part entre 100 et 150 volts.

Encore une fois, cette différence de 50 volts est divisée en cinq espaces égaux. Chaque espace correspond alors à une différence de 10 volts. En regardant de près cette partie du graphique, nous voyons que notre ligne horizontale en pointillés coupe l’axe à deux espaces au-dessus de 100 volts. Cela correspond alors à une valeur de 120 volts. Et c’est la réponse que nous donnerons pour la tension de crête du graphique d. Selon notre analyse, il s’agit de 120 volts.