Bac Blanc :

Exercice 2

Énoncé

Correction

 

 

 Exercice 2 : Le Xylophone électronique 4 points

On réalise un montage série comprenant un condensateur

d’armatures A et B, de capacité C = 3,40 μF, initialement chargé,

une bobine d’inductance L = 38,4 mH et de résistance r = 9,0 Ω et

d’un interrupteur K ouvert.

On utilise un dispositif informatisé d’acquisition de données

qui permet de visualiser sur la voie 1 la tension uAB aux bornes

du condensateur en fonction du temps.

Au temps t = 0 s, on ferme l’interrupteur K et simultanément,

on réalise l’acquisition.

On obtient l’enregistrement suivant :

Cliquer sur l'image pour l'agrandir 

1)- Faire un schéma légendé du circuit. Représenter la tension aux bornes du

condensateur et la tension aux bornes de la bobine.

2)- Quel est le phénomène physique mis en évidence ?

3)- Mesurer la pseudo-période T des oscillations électriques. Comparer cette

valeur à la période propre T0 du circuit (L, C) idéal et conclure.

4)- Les oscillations électriques sont transformées à l’aide d’un amplificateur et

d’un haut-parleur en un son audible de même fréquence.

a)- à une fréquence donnée correspond une hauteur musicale identifiée par une note :

 Do3

 Mi3

 La3

 Ré3

262 Hz

330 Hz

440 Hz

587 Hz

-  Quelle est la hauteur musicale du son produit ?

b)- Par quel facteur faut-il multiplier ou diviser la valeur de la capacité C du

condensateur pour obtenir la note La4 de fréquence f = 880 Hz ?

5)- équation différentielle :

a)-  établir la relation liant l’intensité du courant i dans le circuit, la tension uAB

aux bornes du condensateur et sa capacité C.

b)-  établir l’équation différentielle que vérifie la tension uAB aux bornes du

condensateur. Justifier.

6)- Charge et énergie électromagnétique :

a)- Calculer la valeur de la charge portée par l’armature A du condensateur au

temps t = 0 s.

b)-   Dans quel dipôle est stockée l’énergie électromagnétique E1 de l’oscillateur au

temps t1 ? Justifier.

c)- Dans quel dipôle est stockée l’énergie électromagnétique E2 de l’oscillateur au

temps t2 ? Justifier.

d)-   Calculer la valeur de la charge portée par l’armature A du condensateur au

temps t2. Conclure.