[PDF] BAC2008 SN/SM Sujets des examens nationaux du BAC SM

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Page 1

C n haut-parleur, on

réalise une expérience en deux étapes en utilisant le dispositif représenté par la figure 1 :

générateur idéal de fém. E = 6 V.

2ème étape : On étudie la décharge de ce condensateur à travers la bobine à fin de déterminer son

ʌ2 = 10.

BAC2008 SN/SM

-parleur.

1- Détermination de la capacité du condensateur :

Le condensateur initialement non chargé, on bascule K (figure 1) vers la position ᬅ à un

instant considéré comme origine des dates (t = 0). Le condensateur se charge ainsi à travers le résistor de

résistance R = 100 ȍ

C aux bornes du

condensateur. On obtient la courbe modélisée par la figure 2.

1-1- C.

t

1-2- La solution de cette équation différentielle est : uC=A.IJ)

FRQVWDQWHV$HW2HQIRQFWLRn des paramètres du circuit.

1-3- La droite (T) représente la tangente à la courbe uC = f(t) à t = 0. En déduire à partir du graphe de la

figure 2, la valeur de la capacité C du condensateur. 2- :

Le condensateur ainsi chargé, on bascule, à un instant considéré comme une nouvelle origine des dates

temps de la tension uC aux bornes du condensateur. On obtient le graphe modélisé par la figure 3.

2-1- C.

2-2-

2-3- elle, montrer que : dEtt r i2

dt résistance de la bobine.

2-4- On considérant que la valeur de la pseudo-période est égale à celle de

la période propre, calculer la valeur de L. 3- : On applique entre les bornes du dipôle (D) formé de la bobine précédente

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coefficie

Le but de cet exercice est :

ohmique.

et un condensateur de capacité C0 = 10-5 F, montés en série, une tension alternative sinusoïdale u de valeur

efficace constante U = 6 V, et on varie progressivement sa fréquence N.

On constate que lorsque la valeur de la fréquence atteint la valeur N0 = 500 Hz, la valeur efficace du courant

atteint sa valeur maximale I0 = 0,48 A.

3-1- Calculer la valeur du coefficie

3-2- ijb

par rapport à u.

BAC2008 SR/SM

Physique 2 : Réponse des dipôles RL et RLC à une tension électrique

1- Réponse du dipôle RL à une tension constante :

qui est constitué de :

La bobine (B) ;

Un conducteur ohmique (R) de résistance R ajustable ; Un générateur idéalisé de fém. constante E = 12 V ;

Un interrupteur K.

On fixe la valeur de la résistance R sur la valeur R1 ȍ

R aux bornes du résistor

i(t) en fonction du temps (Figure 2). 1-1- 1-2- t sous la forme : i(t)= A.IJ) paramètres du circuit.

1-3- Déterminer, à partir du graphe, la valeur de r et celle de L.

2- Réponse des circuits RL et RLC à une tension sinusoïdale :

On réalise successivement deux circuits électriques en utilisant les dipôles (D1) et (D2) suivants où : (D1) : un résistor de résistance R0 monté en série avec la bobine B précédente ;

(D2) : un résistor de résistance R0 monté en série avec la bobine B précédente et le condensateur (C) de

capacité fixée sur la valeur C0.

On applique (en utilisant le même générateur), entre les bornes de chacun des dipôles une tension alternative

u(t) U 2 cos (2Nt) de tension efficace U constante et de fréquence N ajustable. obtient les courbes (A) et (B) représentées sur la figure 3. On néglige la résistance de la bobine devant la résistance R0.

2-1- Préciser, en justifiant la réponse, la courbe correspondante au dipôle (D2) ?

2-2- En déduire les valeurs de la résistance R0 et de la capacité C0 du condensateur.

Page 3

2-3- Montrer que la fréquence correspondante au point

des courbes (A) et (B) vérifie la relation : N N 0

2 où N0 est la fréquence du circuit RLC à la résonnance.

2-4- Montrer que les deux dipôles (D1) et (D2), ont la même réponse

en valeur efficace du courant lorsque la fréquence est fixée sur la valeur : N N 0 2

BAC2009 SN/SM

Physique 1 : Rôle du

électromagnétiques ;

ensateur et mettre en

électromagnétiques.

1- : On réalise le circuit de la figure1, constitué de : (G) : Générateur idéal de fém. E ; (D) : Résistor ȍ ; (c) : Condensateur de capacité C ; (K) : Interrupteur

1-1- C.

t

1-2- La solution de cette équation sous la forme : uC = A(1 - e

IJ RC. 1 Montrer que : Ln(E-uC)= - IJ.t +Ln(E)

1-3- La courbe représentée par la figure 2 traduit les variations de la

IJ), où

grandeur Ln(E-uC) en fonction du temps. En exploitant cette courbe, trouver

1-4- On désigne par Ee

IJe max à sa valeur maximale . Calculer la valeur du rapport Ee . Eemax 1-5- précédent, pour que la constante de temps

3 , en indiquent le type de montage (série ou parallèle).

2- Étude du Rôle du dipôle RC dans le circuit du

électromagnétiques.

On utilise le résistor (D) et le condensateur (c), dans le du circuit représenté par la figure 3, pour détecter les crêtes de la tens u(t) = k [0,5.cos (103ʌ4ʌ 2-1-

2-2- Montrer que le dipôle RC permet une bonne détection de crêtes.

2-3- Les deux interrupteurs K1 et K2 sont fermés, les courbes obtenues success

oscilloscope Représentent les variations des tensions uEM, uGM et uHM (Figure 4). Indiquer en justifiant, la

courbe correspondant à la sortie du détecteur de crêtes.

Page 4

BAC2009 SR/SM

Physique 2 : Détermination des grandeurs caractéristiques de la bobine et du condensateur

Les bobines et les condensateurs sont très utilisés dans les appareils et les systèmes électriques et

Le but de cet e

On réalise les expériences suivantes :

Oscillations libres dans un circuit RLC série ; Oscillations forcées dans un circuit RLC série. 1- : On réalise le circuit représenté sur la figure 1 et contenant : (C) : Condensateur de capacité C ; (D) : Résistor de résistance R ajustable ; (G) : Générateur de basses fréquences (GBF) ; (K) : Interrupteur à deux positions (1) et (2).

ȍs la position (1)

à un instant choisi comme origine des dates t = 0.

Le générateur (G), applique entre les bornes du dipôle PQ constitué de la bobine (B) et du résistor (D), un

échelon de tension ascendant de valeur E, puis descendant de valeur nulle. Le document de la figure 2

représente les variations de la tension uPQ et la tension u aux bornes du résistor en fonction du temps.

1-1- Montrer, en justifiant votre réponse, que la courbe (2) représente les variations de la tension u en

fonction du temps. 1-2- circuit.

1-3- a- OHGH2HQIRQFWLRQGHVSDUDPqWUHVGXFLUFXLWSRXUTXH

Page 5

t u = A (1 - e IJ

b- Déterminer graphiquement, à partir de la figure 2, la valeur de E, et celle de la constante de temps IJ

c- En déduire la valeur de L, sachant que r = 22,2 ȍ

1-4- Le document de la figure 3, représente les variations de la tension u aux bornes du résistor (D), et la

tension ub b- Les R+r .t , b J lée. 2R J

2- Oscillations libres dans un circuit RLC série :

On fixe la valeur de la résistance du résistor sur la valeur R = 20 ȍ =0.

On visuali 4.

Ces graphes traduisent les variations de :

La tension u aux bornes du résistor (D) sur la voie Y1 ; La tension aux bornes du générateur (G) sur la voie Y2.

2-1- Trou

valeur de la pseudo- ln

Page 6

1 2 2-2- ǻT 4 et t = 5T 4

3- Oscillations forcées dans un circuit RLC série :

une tension alternative sinusoïdale u(t) U2cos (2N t) de fréquence ajustable. ntanée i(t) I 2 cos(2 N t ). On mesure les valeurs des tensions efficaces suivantes :

U1 : entre les bornes du dipôle PF constitué de la bobine et du condensateur précédents ;

U2 : entre les bornes du résistor (D).

ence sur la valeur N = 216 Hz, on trouve U1 = U2.

Montrer dans ce cas que : tan ij R+r

BAC2010 SN/SM

PHYSIQUE 2 : Étude du régime transitoire dans une bobine et dans un condensateur

Pour avoir les oscillations électriques libres non amorties on branche en série un condensateur, une bobine

effet joule. la bobine et pour le condensateur entre énergétique entre la bobine et le condensateur au cours des oscillations

électriques.

I. Étude de régime transitoire dans la bobine : résistance r. le dipôle (AB) est alimenté par un générateur idéale de tension de f.é.m. E=6V. 1. Avec un appareil convenable en enregistre la courbe qui représente (figure2) Le coefficient directeur de la tangent (T) de la courbe i=f(t) a -1 u = (R+r).i + L.di dt

1.1. Au cours de régime transitoire est ce que la grandeur (L.di ) diminue dt

ou augmente ?justifier votre réponse. di 1.2. Exprimer ( dt

Page 7

2 2 2 di 1.3. Calculer la valeur de (dt) pour t >5ms et déduire la valeur de r.

2. on utilise le même circuit électrique (figure1) et on fait varier dans chaque cas soit la valeur de

montre le tableau suivant : Les trois cas sont représentés dans la figure 3 par trois courbes (a), (b) et (c).

2.1. Designer en justifiant votre réponse la courbe

qui correspond au 1ére cas et la courbe qui correspond au 2éme cas. que la constante du temps ait la même valeur dans les deux cas 2 et 3. II. Étude de régime transitoire dans le condensateur :

La bobine est remplacé par un condensateur déchargé de capacité C=20µF dans le circuit de la figure1et on

tension aux bornes de condensateur uc(t) avec une appareille convenable.

1. donner le dispositif expérimental qui étudié le phénomène de la charge du condensateur.

2. uc(t)

3. c(t)=A.e-t/ IJ +B

RQGH$2HW%HQIRQFWLRQGHVSDUDPqWUHVGH circuit

4. transitoire.

5. calculer i(t=0) c.-à-d. juste après la fermeture de

III. condensateur :

on realise le montage representé dans la figure 4 qui est constitué de

™ r

™ Condensateur de capacité C=20µF chargé initialement sous une tension

U0=6,0V

™ ue par effet joule

dans le circuit i(t)=Im. cos (ʌ t) Avec T0 =2.LC , est la période propre du circuit (LC). T0 1. forme Ee = 1 . L. Im2. sin2 (ʌ t) 2 T0

Page 8

2. e conserve au cours des oscillations électriques et calculer sa

valeur

BAC2010 SR/SM

PHYSSIQUE 2 : Les deux parties sont indépendantes

On charge un condensateur de capacité C = 10µF sous une tension continue U = 6V .On le branche aux

1- condensateur.

q(t)=Q . cos (ʌ t) , dont T m T0 0 Calculer Qm 0 en fonction des paramètres du circuit.

3- 3.1- Monter qu

E T0

3.2- rapport Ee :

E

2eme partie : communication par les ondes électromagnétiques

signal électrique par un microphone, grâce à un Le signal électrique est porté par une onde porteuse proche. conventionnelle ou par les ondes électromagnétiques. De là sont acheminées les conversations vers le téléphone du destinataire.

1- portable

Les ondes électromagnétiques sont utilisées par la télévision , La radio et les radars .Si bien que la

gamme de fréquence restant de 900 à 1800 MHz.

Données :8 m.s-1

1.1 Calculer la durée que met une onde électromagnétique de fréquence f=900MHz pour parcourir la

distance M1M2

2.2ب ا

Page 9

1.3- chéma de la figure (3).

En quel point A ou B ou C de la figure (3) trouve-t-on : a- ? b- Le signal modulé ? 2- possède deux entrées E1 et E2 et une sortie S, figure (4). - 1 le signal u1(t)=u(t)+U0 dont u(t)=Um cos(2.f.t) est le signal modulant et U0 tension continue de décalage . - 2 le signal porteur u2(t)=v(t)=Vm cos(2F.t).

Le circuit intégré X donne une tension modulée proportionnelle au produit des deux tensions,

s(t) = k.u1(t).u2(t) où k est une constante dépendant uniquement du circuit intégré. m cos (2Ft).

2.1- Montrer que Sm , ,amplitude du signal modulé , peut se

mettre sous la forme Sm = A[m. cos(2.f.t)+1] t celle de la constante A . 2.2- tension modulée en fonction du temps.

Déterminer à partir de ce graphe :

a- . b- La fréquence f du signal modulant. c- e Sm(min)

Sm(max) du signal modulé.

2.3- de Sm(min) et Sm(max) .Calculer la valeur de m .

2.4-La modulation effectuée est elle de bonne qualité ? Justifier.

BAC2011 SN/SM

Exer

1- Oscillations électriques dans le cas où la bobine a une résistance négligeable.

e de ce dipôle ne reste pas constante au n électrique.

Page 10

On considère le montage de la figure 1 qui comprend : - Un générateur idéal de tension qui donne une tension U0 ; - Un condensateur de capacité C=8,0.10-9 F ; - Un interrupteur K.

On charge le condensateur sous la tension U0

dans la position (1).

Lorsque le condensateur est complètemen

fonction du temps m emmagasinée dans la bobine en fonction du temps (figure3). 1.1- 1.2- a- LC et en déduire la valeur de la tension U0. b- Déterminer la valeur de L.

2- tension.

On monte la bobine précédente en série avec un conducteur ohmique de résistance R=100 .On applique entre les bornes du dipôle obtenu un échelon de tension de valeur ascendante E et de valeur descendante nulle et de période T. tension u entre les bornes du générateur, la tension uR aux bornes du conducteur ohmique et la tension uL aux bornes de la bobine ; on obtient alors les courbes (1) , (2) et (3) représentées dans la figure 4 .

2.1- alle 0 t < T

2 t

2.2- p.(1 - e IJ),avec Ip et des

constantes .. a- Associer chacune des tensions uL et uR à la courbe correspondante dans la figure 4 . b- 4, trouver la valeur de Ip.

2.3- T

2 temps) sous la forme : A. e t

IJ, avec A et des constantes.

3T -2.

1 4 1

3- Les oscillations électriques dans le cas où la bobine a une résistance non négligeable.

Page 11

0 L 0 0

1 en remplaçant la bobine

volution de la charge q du condensateur en fonction du temps.

3.1- Choisir la ou les réponses justes :

a) 1 = 5.10-3ms. b) 1 = 5.10-3ms. c) 2 = 10-2ms. d) min2 = 10-2ms. 3.2- d2q Ȝdq

ʌ2 r

dt2 dt + T2 q=0 avec T0 la période propre du circuit et 2L. 3.3- oscillations est T= 1 ; trouver la condition que doit vérifier r par rapport à pour que TT .

1 2 C

2 ʌ

BAC2011 SR/SM

Exercice 2 : Les oscillateurs électriques

émettrice en accordant la fréquence propr

station. On réalise le montage électrique représenté dans la figure (1)qui comprend : - un générateur de force électromotrice E=6,0 V et de résistance interne négligeable ; - un condensateur (C) de capacité C réglable ; - un conducteur ohmique (D) de résistance R réglable ; - un interrupteur (K).

1- étude des oscillations libres amorties dans un circuit RLC.

Expérience 1 :

On règle la résistance sur la valeur R=20

1,0H et on règle la capacité du condensateur sur C=60µF.

condensateur (C) ,uR aux bornes du conducteur ohmique (D) et uL aux bornes de la bobine (B) . On obtient les courbes (a), (b) et (c) représentées dans la figure(2) 2 T

Page 12

1.1- sion uc en fonction du temps.

Quelle est parmi les deux courbes (b) et (c) celle correspondant à la tension uL ? Justifier la réponse.

1.2- À partir des courbes précédentes :

a) t t1=8,54.10-2 s . b) Préciser le sens du courant dans le circuit entre les instants t1 et t2 = 10,98.10-2 s.

1.3- R t ʌ

1.4- sous la forme : q(t)=A. e 2L . cos ( T

Déterminer la valeur de la constante A en donnant le résultat avec trois chiffres significatifs.

2- LC.

On utilise le montage représenté dans la figure (1), et on règle la résistance R sur la valeur R=0 et la

q(t) qm cos( 1 LC t) .

2.1- e Ee m en

fonction du temps.

2.2- T

3- Étude des oscillations forcées dans un dipôle RLC série.

Expérience 2 :

On monte en série le conducteur ohmique (D) , la bobine (B) et le condensateur (C). On applique entre les bornes du dipôle obtenu une tension sinusoïdale u(t) 20 2.cos (2 N.t) en Volt. On garde la tension efficace de la tension u(t) constante et on fait varier la fréquence N . alors les deux courbes (a) et (b) représentées dans la figure (3) pour deux valeurs R1 et R2 de la résistance R ;(R2>R1) .

À partir du graphe de la figure (3).

3.1- Déterminer la valeur de la résistance R1.

3.2- Calculer le coefficient de qualité Q du circuit dans le cas

où R = R2.

4- Circuit

et de ré condensateur (C) pour capter une station radio qui émet ses programmes sur la fréquence F=540 kHz .

BAC2012 SN/SM

modulée Les bobines sont utilisées dans des montages électriques pour sélectionner des signaux modulés.

Cet exercice a pour but de déterminer entre

1- (b).

On réalise le montage expérimental représenté sur la figure 1 comprenant :

Page 13

- Un conducteur ohmique (D) de résistance R ; - Un générateur de tension (G) de force électromotrice E ; - Un ampèremètre (A) de résistance négligeable ; - Un interrupteur K. oscilloscope à mémoire les variations de la tension uPQ(t) entre les pôles du générateur (G) et de la tension uR(t) entre les bornes du conducteur ohmique (D). On obtient les courbes Å et Ç représentées sur la figure 2.

1.1-a- R

sous la forme : L.duR +(R+r)u -E.R=0 dt R b- uR(t)=U0 (1-e-Ȝ0 et en fonction des paramètres du circuit.

1.2-a- e la résistance r de la bobine (b) en fonction de E,I et U0. Calculer la valeur de r

b- Exprimer (duR) dt 0 R 0 et L. En déduire la valeur de L.

2- (b')

résistance r', le générateur (G) de force électromotrice E , un condensateur de capacité C=20µF ,un

2.1- a-

b- En considérant la pseudo- vérifier que L'= 0,317 H. (quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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