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Notions mathématiques pour l'électricité

Dès que l'on travail avec le courant alternatif sinusoïdal nous avons besoins d'autres connaissances mathématiques pour effectuer les calculs et études des circuits parcourus par ce genre de courant.

Mesure des angles

Le radian (rd)

C'est l'angle au centre qui intercepte entre ces deux côtés, sur la circonférence, une longueur d'arc égale au rayon.
angle au centre
Si L = longueur ou périmètre du cercle et,
si un cercle correspond un angle de 360°
Nous déduisons donc :
L = ¶D = 2¶R
comme R = rd
alors L = 2¶rd
d'ou :   2¶rd = 360°
tableau degré/radian

Conversion de degré vers radian :
Exemple : 72° = ? rd
formule degré/radian

Conversion de radian vers degré :
Exemple :
formule radian/degré

Trigonométrie

Rapports trigonométriques

Formule trigonométrique
Rapport trigonométrique dans le triangle rectangle
Notons quelques valeurs particulières :

  • Sinus 45° = 0,707 soit (racine carrée de 2)/2,
  • Cosinus 30° = 0,866 soit (racine carrée de 3)/2,
  • Tangeante 60° = 1,732 soit racine carrée de 3,
  • Tangeante 30° = 0,577 soit (racine carrée de 3)/3.

Valeurs trigonométriques particulière

Cercle trigonométrique

Soit un cercle de centre O et de rayon égal à l'unité (exemple 1 dm) :
traçons les axes x x' ; y y' ; passant par le centre du cercle et l'axe z z' tangent au cercle ;
comptons positivement les angles à partir de OT et dans le sens anti-horaire (sens trigonométrique).

Dans le triangle rectangle OMC :
cosinus
L'axe x x' est l'axe des cosinus
sinus
L'axe y y' est l'axe des sinus
Dans le triangle rectangle OAT :
tangente
L'axe z z' est l'axe des tangentes
cercle trigonométrique
Ainsi par une lecture directe sur l'un des trois axes indiqués nous pouvons déterminer rapidement la valeur des rapports trigonométriques d'un angle.

Tracé d'une sinusoïde

Puisque le point M peut décrire tout le cercle, l'angle phi peut donc prendre toutes les valeurs comprises entre 0 et 2¶rd et nous pouvons remarquer alors que toutes les valeurs d'angle sont définies par leur sinus.
Nous pouvons donc représenter graphiquement les variations de sinus phi en fonction de l'angle.
La courbe ainsi obtenue se nomme une sinusoïde.
tracé d'une courbe sinusoide

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