Phys. N° 06

Devoir :

Le Condensateur.

énoncé

 

   

Correction

I - Rappels sur l'orientation d'un circuit.
II - Charge du condensateur sous tension constante.
III - Exploitation des différentes courbes.

IV - Documents.

 

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Programme 2012 :

Programme 2012 : Physique et Chimie

Pour aller plus loin : 
Mots clés :

Le condensateur ; capacité d'un condensateur ;

charge et décharge d'un condensateur ;

énergie d'un condensateur ; constante de temps d'un circuit RC ; ...

Google

I- Rappels sur l’orientation d’un circuit.

 

II- Charge du condensateur sous tension constante.

1)- But.

-  Observer l’évolution de la tension aux bornes d’un condensateur chargé par un générateur de tension  en série avec une résistance R

-  Évaluer expérimentalement la constante de temps τ du circuit R.C

-  Observer l’évolution de l’intensité i du courant lors de la charge et de la décharge du condensateur.

2)- Montage.

-  Indiquer les branchements nécessaires à la visualisation de la variation de la tension aux bornes du condensateur en fonction du temps.

III- Exploitation des différentes courbes.

 

1)- Étude de u BM = f (t).

a)- Quel est le document qui représente les variations de la tension uBM en fonction du temps ?

b)- Nommer les deux phases de la charge ou de la décharge du condensateur.

c)- Quelle est l’ordonnée de l’asymptote horizontale à la courbe représentant la charge du condensateur ?

  d)- Interpréter le résultat et en déduire la valeur de la tension aux bornes du condensateur lorsqu’il est chargé.

e)- Déterminer l’expression littérale de . Tracer la tangente à l’origine à la courbe. 

Donner les coordonnées du point M, point d’intersection de la tangente à l’origine à la courbe et de l’asymptote horizontale à la courbe. 

En déduire la valeur de la constante de temps t du circuit R.C.

f)- Calculer la valeur de la capacité C du condensateur sachant que la résistance R = 500 Ω. 

La comparer avec celle donnée par le constructeur (C = 2200 μF).

2)- Étude de q B = g(t) .

a)- Quel est le document qui représente les variations de la charge qB en fonction du temps ?

b)- Déterminer la valeur de la charge maximale Qmax emmagasinée par le condensateur.

c)- Calculer la durée au bout de laquelle le condensateur est chargé à 63 % de sa valeur maximale.

Comparer cette durée à la constante de temps t.

d)- Déterminer la charge du condensateur au bout de la durée Δt = 5 τ.

e)- Exprimer Q en fonction de la charge maximale Qmax . Conclusion.

f)- Calculer l’énergie W0 emmagasinée par le condensateur lorsqu’il est chargé.

3)- Étude de i = h (t) .

a)- Quel est le document représentant les variations de l’intensité du courant dans le circuit en fonction du temps ?

b)- Comment varie la valeur de l’intensité du courant lors de la charge du condensateur ? 

-  Quelle est la valeur de l’intensité dans le circuit lorsque le condensateur est chargé ?

c)- Exprimer en fonction de la charge qB de l’armature du condensateur reliée au point B l’intensité i dans le circuit et la tension uBM aux bornes du condensateur. 

En déduire l’expression de i en fonction de uBM.

4)- Étude de qB = f1 (uBM) .

a)- Quel est le document représentant les variations de qB en fonction de uBM ?

b)- En déduire une relation simple entre ces deux grandeurs. 

-  Que représente le coefficient directeur de la droite obtenue ? 

-  Calculer sa valeur. 

-  Quelle est son unité ? 

-  Que représente cette grandeur ?

IV - Documents :

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