Le courant alternatif : période, fréquence et tension efficace

Un courant alternatif (AC) est un courant dont le sens et la valeur changent au cours du temps. Dans les habitations, le courant du secteur est alternatif sinusoïdal : la tension oscille autour de 0 V, positivement puis négativement. Il s'oppose au courant continu (DC), comme celui d'une pile, dont le sens et la valeur restent constants. On observe ce signal à l'oscilloscope ou indirectement avec un multimètre en mode AC. Le réseau français est distribué à 50 Hz et sa tension efficace est de 230 V.

La période T est la durée d'un cycle complet du signal ; elle s'exprime en secondes (s). La fréquence f est le nombre de cycles effectués en une seconde ; elle s'exprime en hertz (Hz). Pour le secteur français, f = 50 Hz : il y a 50 cycles par seconde, donc un cycle dure 0,02 s, soit 20 ms. Période et fréquence sont inverses l'une de l'autre : plus la fréquence est grande, plus la période est courte. On lit T sur un oscilloscope en repérant un motif complet.

Sur un oscilloscope, l'axe horizontal représente le temps et l'axe vertical la tension. On repère un motif complet du signal pour mesurer la période T, puis on calcule la fréquence à partir de cette période. La valeur maximale Umax correspond à la plus grande hauteur du signal par rapport à zéro. Attention : un multimètre en mode AC affiche généralement la valeur efficace, pas la valeur maximale. Pour un signal sinusoïdal, le rapport entre Umax et Ueff est fixe.

La tension du secteur change sans cesse : sa valeur instantanée varie, mais on a besoin d'une valeur unique pour décrire ses effets. La tension efficace Ueff est la valeur d'une tension continue qui produirait le même échauffement dans une résistance. Pour une tension sinusoïdale, Ueff = Umax/√2 : ainsi, une prise de 230 V efficaces correspond à Umax ≈ 325 V. Les appareils et les multimètres en mode AC sont généralement gradués en valeurs efficaces. C'est cette valeur, 230 V, qui est indiquée sur les appareils du quotidien.