Exercice n2 : Evolution temporelle de diffrents systmes lectriques

2005 Asie

Calculatrice interdite

II. VOLUTION TEMPORELLE DE DIFFRENTS SYSTMES LECTRIQUES (5,5 points)

Toutes les questions de cet exercice sont indpendantes.

1. tude comparative des diples RL, RC et RLC srie.

On ralise successivement les circuits correspondant aux montages 1, 2 et 3.

Dans le montage 1, le condensateur est initialement dcharg, alors que dans le montage 3, il est initialement charg. Le sens positif de lintensit du courant i est indiqu sur les schmas.

1.1. On visualise laide dun systme appropri la tension uR aux bornes du conducteur ohmique.

1.1.1. Prciser entre quels points on doit raliser le branchement.

1.1.2. Expliquer pourquoi on visualise alors les variations de lintensit du courant.

1.2.On ferme linterrupteur et on observe, partir des montages prcdents, les oscillogrammes a, b et c.

Le trait pointill correspond la trace du spot en labsence de tension sur les deux voies.

Affecter chaque montage loscillogramme correspondant. Justifier brivement les rponses.

2. Exemple dapplication: flash dappareil photographique jetable.

Certains appareils photographiques sont quips dun flash dont le principe de fonctionnement est expliqu ci-dessous.

Le schma quivalent au schma de principe de lapage prcdente est reprsent ci-contre.

Donnes:

C = 100 (F

uC: tension aux bornes du condensateur

+: sens positif du courant dans la branche AB.

Une tude exprimentale du dispositif a permis dobtenir les courbes I et II de lannexe, rendre avec la copie.2.1. Identification des courbes.

2.1.1. Associer chaque phase de fonctionnement du flash dcrite page prcdente, les phnomnes de charge et de dcharge du condensateur.

2.1.2. Affecter chacune des courbes (I et II) la phase correspondante.

2.2. volution temporelle du systme lors des deux phases.

Les courbes I et II de lannexe permettent dvaluer graphiquement la constante de temps ( lors de chacune des phases.

Expliquer et utiliser une mthode au choix permettant de dterminer (.

Vrifier sur lannexe quon obtient: ((courbe I) 0,1 ms et ((courbe II) 3 s.

En dduire les valeurs approches de R et de r.

2.3. Puissances mises en jeu lors des deux phases.

La puissance moyenne P, mise en jeu lors dun change dnergie (E pendant la dure (t, est donne par la relation:P =

avec (E en joules, (t en secondes et P en watts.

2.3.1. Quelle est la tension maximale aux bornes du condensateur?

2.3.2. En dduire lnergie maximale emmagasine dans le condensateur.

2.3.3. On considre que la charge ou la dcharge est complte t = 5(.

Utiliser les valeurs indiques au paragraphe 2.2.2. pour calculer la puissance moyenne mise en jeu lors de chaque phase. Quel est lintrt pratique de la diffrence constate?

En dduire pourquoi la rsistance r du tube clair doit tre petite.

2.4. tude thorique du dispositif utilis.

2.4.1. Prciser le signe des charges portes par chacune des armatures du condensateur lorsquil est charg. Indiquer, lors de chaque phase, si le courant circule dans la branche AB dans le sens positif choisi en justifiant brivement.

2.4.2. tablir lquation diffrentielle vrifie par uC cest--dire la relation entre la fonction uC(t) et sa drive par rapport au temps lors de chacune des phases de fonctionnement.

ANNEXE RENDRE AVEC LA COPIE

1re phase

A la fermeture de linterrupteur K1, la pile alimente loscillateur qui dlivre alors une tension alternative; celle-ci peut tre leve grce au transformateur; le redresseur permet dobtenir une tension continue de lordre de quelques centaines de volts entre les points P et N. Le condensateur se charge et emmagasine alors de lnergie.

2nde phase

Au moment o le photographe appuie sur le dclencheur, linterrupteur K2 se ferme et le condensateur libre alors quasi instantanment lnergie emmagasine dans la lampe, ce qui produit un flash lumineux

Montage 1 Montage 2 Montage 3

Oscillogramme aOscillogramme bOscillogramme c

_1182350650.unknown

_1182350665.unknown

_1180667292.unknown