La fréquence est le nombre de cycles complets d’une grandeur périodique par seconde, exprimée en hertz (Hz) ; la période est la durée d’un cycle complet, exprimée en secondes. Pour toute forme d’onde périodique, les deux sont exactement inverses : f = 1/T.
Learning objectives
- Convertir fréquence et période avec f = 1/T
- Exprimer correctement une fréquence en hertz, kilohertz et mégahertz
- Calculer la pulsation et l’utiliser dans les formules de réactance
- Relier un déphasage en degrés à un retard temporel
- Expliquer l’effet de la fréquence sur le comportement capacitif et inductif
Progressive explanation
Start with the plain-language idea, then move into the engineering detail. Each level stands on its own, so you can stop at the depth you need.
Beginner The core idea
La fréquence ne décrit ni la vitesse des électrons ni l’amplitude de la tension : elle décrit la fréquence de répétition du motif. La fréquence électrique se mesure sur une forme d’onde de tension ou de courant, par exemple avec la fonction hertz d’un multimètre.
Intermediate How it behaves in a circuit
La fréquence fixe aussi la réactance. La réactance inductive XL = 2πfL augmente avec la fréquence, tandis que la réactance capacitive XC = 1/(2πfC) diminue. Un condensateur est presque un circuit ouvert à basse fréquence et presque un court-circuit à haute fréquence.
Advanced Limits, assumptions, engineering detail
Formulas and variables
Units of measurement
| Quantity | Symbol | Unit |
|---|---|---|
| Fréquence | f | hertz (Hz) |
| Période | T | seconde (s) |
| Pulsation | ω | radian par seconde (rad/s) |
| Angle de phase | φ | degré (°) ou radian (rad) |
Worked examples
Période d’une alimentation à 50 Hz
Problem. Une alimentation a une fréquence de 50 Hz. Quelle est la durée d’un cycle ?
Solution. T = 1 / f = 1 / 50.
Fréquence d’un cycle de 16,67 ms
Problem. Un oscilloscope montre un cycle complet de 16,67 ms. Quelle est la fréquence ?
Solution. f = 1 / T = 1 / 0,01667.
Pulsation
Problem. Calculez la pulsation d’une tension à 50 Hz.
Solution. ω = 2πf = 2 × 3,1416 × 50.
Practical applications
- Vérification de la fréquence du secteur
- Réglage de vitesse par variateur de fréquence
- Conception de filtres et de circuits résonants
- Génération de signaux audio et de test
- Horloges numériques et timing des communications
- Mesure de vitesse à partir de trains d’impulsions
Automotive applications
Le régime moteur est souvent transmis sous forme de fréquence : un compte-tours compte les impulsions d’allumage ou de vilebrequin et les convertit en tr/min. Les signaux du bus CAN et des capteurs de vitesse de roue véhiculent aussi des informations temporelles, et la fréquence d’une phase d’alternateur augmente avec le régime.
Industrial applications
La vitesse d’un moteur asynchrone est fixée principalement par la fréquence d’alimentation, ce qui explique pourquoi les variateurs de fréquence modifient la fréquence pour régler la vitesse. Les analyseurs de qualité d’énergie enregistrent les écarts de fréquence pour détecter un déséquilibre entre production et consommation.
Measurement procedure
- Utilisez la fonction Hz d’un multimètre ; pour les basses fréquences, mesurez la période à l’oscilloscope et calculez f = 1/T.
- Vérifiez la plage de fréquence du multimètre et l’amplitude minimale du signal qu’il peut compter.
- Moyennez plusieurs lectures lorsque le signal est bruité ou modulé.
- Rappelez-vous que le multimètre mesure la fréquence de la tension qu’il voit, qui peut différer de la fréquence de consigne du variateur.
Common mistakes
- Confondre hertz et millisecondes : 50 Hz correspondent à une période de 20 ms.
- Utiliser ω = 2πf là où la formule exige f en hertz.
- Croire qu’une lecture de fréquence est stable alors que le signal est déformé ou intermittent.
- Traiter période et fréquence comme proportionnelles au lieu d’inverses.
Safety considerations
- Mesurer la fréquence du secteur implique toujours de toucher des conducteurs sous tension : utilisez la bonne catégorie CAT et des sondes adaptées.
- Ne connectez pas un fréquencemètre à un circuit dont la tension dépasse sa tension d’entrée nominale.
- Isolez l’équipement avant de fixer les sondes lorsque les bornes sont accessibles.