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texte : Un flash électronique d'appareil photo
est alimenté par deux piles de 1,5 V. Un oscillateur basse tension
transforme le courant continu en courant alternatif . Un petit
transformateur dont le bobinage primaire constitue l'inductance de ce
circuit oscillant élève la tension qui ensuite est redressée au moyen
d'une diode. Cette tension redressée permet de charger un condensateur
de capacité C= 150 mF (+ ou - 10%) à une
tension U=33 V.
- Etude du flash :
a- Donner l'expression de l'énergie électrique Ee stockée
dans le condensateur de ce flash lorsqu'il est chargé. calculer sa
valeur numérique.
b- La décharge rapide dans la lampe à éclats provoque un éclair d'une
durée d'environ une milliseconde. Quelle est la valeur numérique de la
puissance électrique Pe consommée par cet éclair ?
c- Pour quelle raison doit-on élever la tension avant de l'appliquer,
une fois redressée, aux bornes du condensateur ?
- Etude expérimentale du circuit RC : Pour vérifier la
valeur de la capacité C de ce condensateur, un élève a réalisé le
montage suivant. La résistance R a une grande valeur et le générateur
de tension continue a pour force électromotrice E = 12 V. A ladate t =
0, il ferme le circuit et note les intensités dans le circuit toutes
les 10 secondes.
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t(s)
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0
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10
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20
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30
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40
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50
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60
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70
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80
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90
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i(mA)
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54
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40,6
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30,6
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23
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17,4
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13,1
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9,8
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7,3
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5,6
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4,2
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a- Sachant que le condensateur est déchargé à t=0, déterminer la valeur
de la résistance R.
b- Tracer la courbe i=f(t) à partir du tableau de mesures.
c- L'intensité du courant électrique décroît en fonction
du temps selon i(t) = I0e-t/t.
t étant la constante de temps de
ce circuit de ce circuit et I0 l'intensité à t = 0 : I0
= i(0). Quelle est la valeur numérique de l'intensité i(t ) dans ce
circuit lorsque t =t ? Lire sur le graphe la
valeur de t et en déduire la valeur de la
capacité C de ce condensateur. Ce résultat vous semble t'il conforme
aux indications du fabricant ?
corrigé
énergie électrique Ee = ½CU²
Ee = ½ *150 10-6 * 332= 8,17 10-2 J.
puissance électrique (W) = énergie (J) / durée (s) = 8,17 10-2
/ 10-3 = 81,7 W.
si on n'élève pas la tension , le condensateur ne stocke pas
suffisamment d'énergie et la puissance disponible est alors
insuffisante pour provoquer un éclair.
Ee = ½ *150 10-6 * 32= 6,75 10-4
J ; Pe = 0,675 W.
à t=0 , uC= 0
et uR= E=RI0 soit R = 12 / 54 10-6 =2,22 105 W.
à t= t , i = 54 10-6
* e-1 = 54 10-6 * 0,37 = 1,98 10-5 A
= 19,8
m A.
t voisin de 35 s ( lecture graphe) ; t = RC d'où
:
C = 35 / 2,22 105 = 1,57 10-4
F = 157
m F
soit un écart de 7 sur 150 ou encore
7*100/150 = 4,7% ( résultat conforme)
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