Courant continu et alternatif : exercices corrigés de CAP

Pile : elle fournit son courant par un procédé chimique, comme les accumulateurs. Réponse : continu.³

Alternateur : il produit son courant par un procédé mécanique. Réponse : alternatif.³

Batterie d'accumulateurs : comme la pile, elle délivre un courant continu.⁶

Prise du secteur : le réseau de distribution fonctionne en courant alternatif sinusoïdal.⁵ Réponse : alternatif.

Oscilloscope : une droite horizontale montre une valeur constante, sans évolution dans le temps. La tension est donc continue.⁴

Données : $f = 50\ \text{Hz}$. On cherche $T$ en secondes.

Formule : $T=\dfrac{1}{f}$.

Remplacement : $T=\dfrac{1}{50}$.

Calcul : $T = 0{,}02\ \text{s}$, soit 20 ms.

Conversion : $T = 4\ \text{ms} = 0{,}004\ \text{s}$.

Formule : $f=\dfrac{1}{T}$, la fréquence étant le nombre de répétitions par seconde.⁴

Remplacement : $f=\dfrac{1}{0{,}004}$.

Calcul : $f = 250\ \text{Hz}$.

Une fréquence de 50 Hz signifie 50 périodes par seconde.

Chaque période comporte 2 changements de sens.

Calcul : $50 \times 2 = 100$ changements de sens par seconde.

Période : $T = 4 \times 5\ \text{ms} = 20\ \text{ms} = 0{,}020\ \text{s}$.

Fréquence : $f=\dfrac{1}{T}=\dfrac{1}{0{,}020}$.

Calcul : $f = 50\ \text{Hz}$.

Comparaison : le secteur en France est le plus souvent à 50 Hz.⁵ Le signal est donc compatible avec le secteur.

Données : $U = 12\ \text{V}$ et $R = 48\ \Omega$.

Loi d'Ohm : $I=\dfrac{U}{R}$.

Remplacement : $I=\dfrac{12}{48}$.

Calcul : $I = 0{,}25\ \text{A}$.

Polarité : en courant continu, un générateur est un dipôle polarisé avec une borne « + » et une borne « − ».³ À l'extérieur de la pile, le courant sort par la borne « + », passe dans le résistor et revient par la borne « − ». Le résistor n'est pas polarisé : on peut le brancher dans un sens ou dans l'autre.

Définition : l'intensité efficace d'un courant alternatif est l'intensité du courant continu qui aurait le même effet, par exemple le même éclat pour une lampe.⁴

Mesure : l'ampèremètre doit être réglé sur le signal alternatif pour donner cette valeur.⁴

Formule : $P = U \times I$.

Remplacement : $P = 230 \times 0{,}5$.

Calcul : $P = 115\ \text{W}$.

Puissance : $P = U \times I = 4{,}5 \times 0{,}3 = 1{,}35\ \text{W}$.

Durée : $t = 10\ \text{min} = 10 \times 60 = 600\ \text{s}$.

Formule : $E = P \times t$.

Calcul : $E = 1{,}35 \times 600 = 810\ \text{J}$.

Comme le courant est continu, la tension et l'intensité sont constantes ; la puissance l'est aussi, ce qui rend le calcul direct.⁶

Un transformateur à enroulements modifie la tension et l'intensité d'un courant alternatif tout en conservant la puissance transmise.⁵

Cela facilite le transport de l'énergie sur de longues distances, car on peut élever puis abaisser la tension.⁶

Un transformateur n'est pas adapté quand il existe une composante continue non négligeable ; le courant alternatif a une valeur moyenne nulle, il convient donc.⁵

Pour un appareil en continu, la tension alternative du secteur passe dans un redresseur, puis dans un filtrage, avant d'alimenter l'appareil.⁶