1ère GEN 2007-2008

1ère GEN 2007-2008
DS4.
DS sur le chapitre 5 (les condensateurs):
jeudi 10 janvier 2008.
Les exercices sont totalement indépendants et peuvent être traités dans un ordre quelconque.
Il sera tenu compte de la présentation, de l'écriture et de l'orthographe dans la notation.
1°) - exercice n° 1 : 5 pts
14 U( V )
La charge à courant constant d’intensité I
d’un condensateur de capacité C = 100 nF
est donnée sur la figure :.
12
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
T(ms)
12
1) Rappeler la relation liant I,C,UC et Δt.
2) Donner le schéma du montage permettant de tracer cette courbe.
3) Le condensateur est-il initialement chargé ou déchargé ? Justifier.
4) Calculer la variation de tension U entre les instants t1 = 2 ms et t2 = 10 ms ?
5) Déduire de la question précédente la valeur du courant I.( Exprimer le résultat en mA puis en µA.)
2°) -
exercice n° 2 : 5 pts
La tension U entre deux plaques conductrices, parallèles et distantes de d = 2cm est U = 600V.
a) compléter le schéma pour faire apparaître le champ électrique E créé entre les deux plaques.
- -
-
-
+ +
+ +
U
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C
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b) Quelle relation donne la valeur du champ électrique E entre les deux plaques ? Calculer la
valeur du champ électrique E et préciser les unités .
c) Dessiner la trajectoire d’une charge positive traversant ces plaques.
d) Représenter la force électrostatique F en un point quelconque situé entre les plaques.
e) Calculer la valeur de cette force sachant que q = 1.6 10e–19 C
3°) -
exercice n° 3 : 5 pts
a) Un condensateur porte la quantité d'électricité Q = 45 m C et a à ses bornes une tension u =
7 V. Calculer sa capacité C.
b) Un condensateur de capacité C = 10 nF a à ses bornes une tension u = 5 V. Calculer l'énergie
stockée W.
c) Un condensateur se charge. On note i le courant qui le traverse et u la tension à ses bornes.
Cocher les réponses qui sont justes.
i est nul
u augmente
i est positif
u est constante
i est négatif
u diminue
d) Un condensateur se décharge. On note i le courant qui le traverse et u la tension à ses bornes.
Cocher les réponses qui sont justes.
i est nul
u augmente
i est positif
u est constante
i est négatif
u diminue
e) La quantité d'électricité Q présente sur l'armature d'un condensateur reste constante et égale
à Q0. On note i le courant qui traverse le condensateur et u la tension à ses bornes. Cocher les
assertions qui sont justes.
i est nul
u augmente
i est positif
u est constante
i est négatif
u diminue
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4°) -
exercice n° 4 : 5 pts
Trois condensateurs, dont les capacités sont : C1 = 10 F, C2 = 20 F et C3 = 30 F sont associés en série.
L’ensemble est soumis à une tension U = 200 V (voir figure) :
C1
C2
C3
U = 200 V
a) calculer la capacité équivalente à cet ensemble.
b) calculer la charge Q portée par le groupement des 3 condensateurs (on pourra utiliser la relation
entre Q et U)
c) calculer l’énergie emmagasinée par le groupement des 3 condensateurs.
d) cette énergie est-elle suffisante pour soulever une charge de m = 100 g d’une hauteur h = 10 cm ?
(on rappelle que l’énergie que doit fournir un opérateur pour soulever une masse m d’une hauteur h
est W = m.g.h où g = 10)
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