Sciences Physiques Physique Oscillations électriques Exercices du BAC 2011 : Caractéristiques électriques d'une bobine et d'un condensateur
Sous le contrôle de leur professeur, un groupe d’élèves se propose de déterminer les caractéristiques électriques d’une bobine et d’un condensateur démontés d’un poste récepteur radio.
Ces élèves associent, en série la bobine (L, r), le condensateur de capacité C, un conducteur ohmique de résistance R = 80 Ω et un ampèremètre de résistance négligeable.
Aux bornes de cette association, ils branchent un générateur de basse fréquence (G B F) délivrant une tension sinusoïdale de valeur efficace U = 3 V et de fréquence N variable.
4-1. Représenter, par un schéma clair et annoté, le circuit électrique réalisé par ces élèves.(0,5 point)
4-2. Ces élèves font varier la fréquence N de la tension et notent la valeur de l’intensité efficace I du courant traversant le circuit. Ils obtiennent le tableau suivant :
|
N(Hz) |
800 |
820 |
840 |
850 |
860 |
863 |
870 |
880 |
890 |
900 |
920 |
940 |
1000 |
|
I(mA) |
7,1 |
10,1 |
16,8 |
23,1 |
29,4 |
30,0 |
27,5 |
20,7 |
15,4 |
12,1 |
8,3 |
6,3 |
3,7 |
4-2-1. Tracer la courbe représentant les variations de l’intensité efficace en fonction de le fréquence : I = f(N). Echelle : 1 cm ; 1 cm
. (0,5 point)
4-2-2. Déterminer, graphiquement, la valeur No de la fréquence de la tension pour laquelle l’intensité efficace du courant atteint sa valeur maximale Io que l’on précisera, (0,5 point).
4-2-3. Déduire, de l’expression de l’intensité efficace maximale Io, la valeur de la résistance r de la bobine. (0,5 point).
4-3. La bande passante du circuit est délimitée par les fréquences, notées N1 et N2, de la tension délivrée par le G B F et correspondant aux intensités efficaces I1 et I2 du courant telles que I1 = I2 = .
4-3-1. Déterminer, graphiquement, la largeur de la bande passante de ce circuit. (0,5 point)
4-3-2. En déduire l’inductance L de la bobine. (0,5 point)
4-3-3. Calculer la valeur de la capacité C du condensateur. (0,5 point)
4-4. Pour vérifier que le mode de fonctionnement du circuit correspond à l’intensité efficace maximale du courant, les élèves branchent aux bornes du conducteur ohmique d’une part, aux bornes du GBF d’autre part, un oscillographe bicourbe. Ils observent effectivement, sur l’écran de l’oscillographe, deux courbes disposées comme prévues.
4-4-1. Représenter le schéma du circuit en indiquant les branchements de l’oscillographe.
(0,5 point)
4-4-2. Représenter, qualitativement, les courbes observées sur l’écran de l’oscillographe.
(0,5 point)
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