PHYSIQUE APPLIQUEE

Lycée Jaufré Rudel
Première STI, devoir n°5
Blaye le 7 février 2005
Loverde Christian
PHYSIQUE APPLIQUEE
Les condensateurs:
1. Charge à courant constant
I
uC
C
:
On donne I = 1 mA; C = 10 µF. Le condensateur est initialement déchargé. Etablir la relation entre I et uC. Tracer la
courbe uC(t). En déduire le temps nécessaire pour que uC atteigne la valeur 2 V.
2. Condensateurs équivalents:
Exprimer la capacité du condensateur équivalent au groupement:
C 1
C 2
C 3
+ Q
-Q
U2
U
On donne C2 = 2 C1 ; C3 = 3 C1. Sachant que U = 220 V, calculer U2.
3. Condensateurs équivalents :
La capacité du condensateur équivalent au dipôle AB est de 24 µF:
C1
A
B
C2
C3
On donne: C2 = 2 C1 ; C3 = 3 C1, calculer C1.
4. Condensateur équivalent:
On donne C = 0,1 µF. Calculer la capacité du condensateur équivalent à cet ensemble de quatre condensateurs.
u2
u1
q2
C
q1
N
2C
I
q3
C
q4
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5. Charge sous tension constante:
On considère le circuit suivant:
R
K
C
E
On donne E = 10 V. A l'instant t = 0 on ferme l'interrupteur K et on enregistre l'évolution de la tension aux bornes
du condensateur:
12
10
Tensions (V)
8
Tension constante E
uC
6
4
2
0
0
0,01
0,02
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
Millièmes
t(s)
L'ampèremètre mémorise la valeur du courant dans le circuit à t = 0: i(0) = 5 mA.
1. Quelle est la valeur de la tension uC(0) aux bornes du condensateur à la fermeture de K?
2. Déterminer l'expression de i(0) puis la valeur de la résistance R.
3. Indiquer deux méthodes permettant de déterminer la constante de temps τ du circuit. Déterminer τ et en déduire la
valeur de la capacité C du condensateur.
4. Quelle est la valeur de uC à la fin de la charge?
Quelle sera l'allure de uC(t) au cours de la décharge:
ƒ dans le circuit RC;
ƒQuelle est l'influence de la résistance R?
Electromagnétisme:
1. Force de Laplace:
Une tige de cuivre MN peut rouler sur deux rails de cuivre horizontaux AD et EC dont les extrémités C et D sont
reliées aux bornes d'un générateur de tension de fém E = 10 V et de résistance interne r = 0,5 Ω.
Calculer l'intensité du courant qui s'établit dans le circuit sachant que la résistance des rails et celle de la tige sont
équivalente à une résistance r' = 0,5 Ω.
On place un aimant en U créant un champ magnétique vertical de norme 0,05 T dans une zone de 10 cm de large:
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Loverde Christian
M
A
D
B
10 cm
E'
E
C
N
Dans quel sens MN se déplace-t-elle? Représenter la force de Laplace s'exerçant sur MN. Calculer l'intensité de la
force de Laplace qui s'exerce sur MN.
2. Induction électromagnétique:
Un conducteur MN est placé sur deux rails RR' et SS' parallèles eux mêmes plongés dans une zone où règne un
→
→
champ magnétique B . Lorsqu'on déplace MN à la vitesse v une tension u' est observée à l'oscilloscope.
M
R
l
S
R'
v
B
N
Amplificateur
de
R1 u
S'
tension
x100
u'
En utilisant les règles appropriées donner le sens de la force de Lorentz qui s’exerce sur un électron du barreau
MN. En déduire le sens du courant induit i qui y apparaît. On déduit du résultat précédent que le conducteur MN
peut être considéré comme un générateur.
Représenter le modèle équivalent Thévenin du barreau MN.
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