Physiques · Tlec · Travaux Diriges du Samedi 21 · 01 2023 · Rédigé par : Domtchueng Hermann Patrick
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Exercices, méthodes & corrigés (5)
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Méthodes et corrigés
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Exercice 1
Ondes
1.1. Définir: Dipôle commandé, onde mécanique, bande passante à trois décibels. 1.2. Donner à l'aide d'un schéma, le principe de fonctionnement d'un capteur. 1.3. Quelles conditions doivent remplir deux sources de vibrations, pour qu'on observe le phénomène d'interférences dans le milieu de propagation? 1.4. Donner le symbole normalisé d'un relais électromagnétique. 1.5. Donner la différence entre une onde transversale et une onde longitudinale ? 1.6. Quand dit-on qu'une interférence est constructive ? Destructive ? 1.7. Répondre par vrai ou faux : 1.7.1. Un circuit RLC peut, pour une certaine fréquence se comporter comme une résistance pure. 1.7.2. Concernant la propagation des ondes à la surface de l'eau, la distance séparant deux rides consécutives est égale à une demi-longueur d'onde. 1.7.3. Plus le facteur de puissance d'une installation électrique est grand, plus la puissance perdue est élevée. 1.7.4. La réflexion d'une onde à l'extrémité d'une corde ou sur la paroi d'une cuve contenant de l'eau donne naissance à une onde stationnaire. 1.8. Choisir la bonne réponse : Une grandeur physiques est reliée à la résistance R et à l'inductance L par: σ = L/R Dans cette relation, σ représente quel type de grandeur? a) Un angle; b) Un temps; c) Une masse; d) Une température.
8 ptsExercice 2
Électromagnétisme
Un cyclotron est un accélérateur de particules. Dans les 2 demi disques D1 et D2 règne un champ magnétique uniforme perpendiculaire au plan de la figure. Entre les grilles P1 et P2 règne un champ électrique crée par une tension sinusoïdale d'amplitude Umax = 1000 V. Au point A on injecte un proton de charge (+e), de masse m, sans vitesse initiale. Le proton parcourt alors la trajectoire ACDGH. Données : e = 1,6 10-19 C; m = 1,67 10-27 kg. 7.1. Le proton arrive au point C avec une vitesse V1. 7.1.1. Quelle est la nature de la force qui s'exerce sur le proton entre A et C ? 7.1.2. Etablir l'expression de V1 en fonction de e, m et Umax, puis calculer numérique- ment sa valeur. 7.2. Au point C, le proton est soumis à la force magnétique Fm (voir figure ci-contre). 7.2.1. Donner son nom et préciser ses caractéristiques. 7.2.2. Préciser le sens de B (entrant ou sortant). 7.3.1. Montrer que le mouvement du proton dans D2 est circulaire uniforme et déterminer le rayon R du demi-cercle CD 7.3.2. Montrer que la durée du parcours CD est πxM/exB 7.4.1. Le proton entre dans D1 au point G avec une vitesse V2. Montrer, sans faire de calcul, que V2 > V1. 7.4.2. La durée du parcours GH est θ2. Est-elle égale à θ1? Justifier. 7.4.3. Déduire la période de la tension alternative en admettant que les durées du passage du proton entre les grilles P1 et P2 sont négligeables devant celles des parcours CD et GH.
Exercice 3
Oscillations
Un dipôle MN est constitué par l'association en série: - d'un conducteur ohmique de résistance R, - d'une bobine de résistance négligeable et d'inductance L, - d'un condensateur de capacité C. On applique aux bornes de ce dipôle une tension sinusoïdale u(t), de pulsation ω réglable. L'intensité instantanée du courant traversant le dipôle est alors : i(t) = I√2 cos(ωt) (A), I étant l'intensité efficace du courant. On donne une valeur fixe à la tension efficace U appliquée aux bornes du dipôle. 1) Pour une valeur ω2 de la pulsation ω, la tension appliquée aux bornes du dipôle est : u(t) = U√2 cos(ω2t + π/4) (V). a- Quel est le déphasage φ entre la tension u(t) et l'intensité du courant i(t)? b- En déduire l'impédance Z du dipôle MN. On donne : R=20 Ω. c- Calculer l'intensité efficace I et la tension efficace U, si la valeur efficace de la tension appliquée entre les points P et N est égale à UPN = 6√2 V. d- Montrer que : ω2 = 1/√(LC) + R^2/(4L^2), ω0 étant la pulsation à la résonance d'intensité du circuit. 2) Soit ω1 la pulsation telle que : ω2 - ω1 = R/L a- Montrer que √ω1 x ω2 = ω0. b- Calculer ω1 et ω2 si ω0 = 10^4 rad.s^-1 et ω2 - ω1 = 2.10^3 rad.s^-1. c- En déduire les valeurs de L et C.
Exercice 4
Circuits électriques
On associe en série, un générateur de basse fréquence (GBF), un conducteur ohmique de résistance R=150Ω, une bobine d'inductance L, de résistance négligeable et un condensateur de capacité C=10µF. Le générateur maintient entre ses bornes une tension sinusoïdale de valeur efficace U constante et de fréquence N. On visualise sur l'écran d'un oscilloscope les tensions u1(t) aux bornes du conducteur ohmique à la voie A et u2(t) aux bornes du générateur à la voie B. Les oscillogrammes de la figure ci-dessous sont obtenus. Les réglages de l'oscilloscope : - vitesse de balayage 2ms/div -sensibilités verticales deux voies sont les mêmes. L'origine des temps est choisi de façon à ce que la loi horaire de u1 donnée par la courbe 1 soit : u1(t)=30cos(2πNt ) en(V) 1) Schématiser le circuit et indiquer les connexions à l'oscilloscope. 2) Affecter chaque courbe de la figure à la voie correspondante. Justifier. 3) Déterminer, en utilisant les oscillogrammes, la valeur de N et la phase initiale φ2 de la tension u2(t). 4) Donner la loi horaire de l'intensité instantanée i(t). 5) Donner la loi horaire de la tension u2(t). 6) Déterminer la valeur de l'inductance L de la bobine et la puissance moyenne consommée par le dipôle RLC.
Problème 1
Circuits électriques
Dans la commande du matériel des travaux pratiques de son lycée, un enseignant a demandé une bobine et un condensateur. Chacun de ces dipôles est placé dans un boîtier et sur la facture accompagnant la commande, on peut lire : 50Ω ; 1H ; 106,16µF. Après plusieurs essais il obtient les résultats suivants : Soumis successivement à une tension continue, l'intensité du courant traversant chaque boîtier après un temps suffisamment long donne : Boitiers: 1: nulle, 2: Non nulle U: tension efficace du GBF aux bornes du boitier Boitier 1: U(V): 0, 0.9, 1.5, 2.4 I(mA): 0, 30, 50, 80 I: intensité efficace du courant qui traverse le boitier. f=50Hz Z: impédance du dipôle contenu dans le boitier Boitier 2: Z^2 x10^3 (Ω^2): 3.5, 4.5, 5.5, 6.5 ω^2 x10^3 (rad^2.s^-2): 1, 2, 3, 4 ω: pulsation du GBF aux bornes du boitier Tache: Après avoir Identifier clairement le contenu de chaque boitier, Aide cet enseignant à se prononcer sur la validation de la commande.
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