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Méthode
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Déterminer et tracer le vecteur de Fresnel d'une grandeur sinusoïdale.
Grandeur sinusoïdale
Vecteur de Fresnel
Représentation graphique
u(t)=Usin(ωt+φ)
u(U;φ)
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Résoudre une équation de type cos(x)=a et sin(x)=a sur ]−π;π].
1. Dans ce type d'équation, l'inconnue est x.
2. Vérifier que a appartient bien à [−1;1] : si ce n'est pas le cas, l'équation n'admet aucune solution.
3. Si a appartient à [−1;1], placer sur le cercle trigonométrique, suivant la situation, les points admettant un cosinus ou un sinus égal à a.
4. Si a est une valeur remarquable, déterminer les solutions grâce à un tableau de valeurs remarquables. Si a n'est pas une valeur remarquable, utiliser la calculatrice pour déterminer une valeur approchée de cos−1(a) ou sin−1(a).
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Résoudre une équation de type sin(ωt+φ)=a.
1. Dans ce type d'équation, l'inconnue est t.
2. Utiliser la méthode de résolution d'une équation de type sin(x)=a pour déterminer les valeurs possibles de ωt+φ. On obtient une ou plusieurs solutions xi.
3. Résoudre chacune des équations ωt+φ=xi pour obtenir la ou les valeurs de t.
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Additionner deux grandeurs sinusoïdales de même fréquence en utilisant les vecteurs de Fresnel.
Pour déterminer une expression de u=u1+u2, où u1 et u2 sont deux grandeurs sinusoïdales de même fréquence f, il faut :
1. tracer, dans un même repère, u1 et u2, les vecteurs de Fresnel associés à u1 et u2 ;
2. tracer dans ce repère le vecteur u=u1+u2 ;
3. mesurer la norme U de u et l'angle φ entre l'axe des abscisses et le vecteur u ;
4. la grandeur u a pour expression u(t)=U(ωt+φ) où ω=2πf.
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Mise en pratique
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#Auto-évaluation
QCM
Une ou plusieurs bonnes réponses possibles.
1. Soit l'intensité i(t)=4sin(314t+2π). Quelle est la valeur de i à t=0 ?
2. Soit l'intensité i(t)=4sin(314t+2π). Quel est le vecteur de Fresnel qui lui est associé ?
3. Sur l'intervalle ]−π;π], l'équation cos(x)=0 admet comme solution :
4. Sur l'intervalle ]−π;π] l'équation sin(x)=21 admet comme solution :
5. Soit OM(5;4), un vecteur de Fresnel associé à une fonction f. Quelle pourrait être l'expression de cette fonction f ?
6. Une tension sinusoïdale u de fréquence 50 Hz et de valeur maximale 230 V est prise comme origine des phases (sa phase à l'origine est nulle). Comment s'écrit‑elle en fonction du temps t en seconde ?
7. Quel est le nombre de solutions à
l'équation cos(x)=0,3 sur ]−π;π] ?
8. Quelles sont les solutions de l'équation cos(x)=0,3 sur ]−π;π] ?
9. Quel est le nombre de solutions de l'équation 0,2sin(314x+4π)=1 sur ]−π;π] ?
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Problème
Un électricien souhaite alimenter un circuit avec un courant d'intensité sinusoïdale d'expression i3(t)=5sin(πt+185π). Pour ce faire, il souhaite utiliser deux courants sinusoïdaux : un d'intensité i1(t)=3sin(πt) et un autre d'intensité i2 qu'il cherche à déterminer.
Problématique
Déterminer une expression de l'intensité i2 que l'électricien doit utiliser.
1.
À quel angle en degré correspond un angle de 185πradians ?
2.
Tracer sur un même graphique les vecteurs de Fresnel i1 et i3 des grandeurs i1 et i3.
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3.
Tracer le vecteur i2 tel que i3=i1+i2.
4.
Donner une expression possible de la grandeur i2 représentée par le vecteur de Fresnel i2 précédent.
5.
Répondre à la problématique.
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