1. E - Terminale STI2D - Sciences Physiques

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#(!0)42%#OMMENTLESONDES£LECTROMAGN£TIQUESSONTELLESUTILIS£ESPOURLESCOMMUNICATIONSDANSLHABITATs21
EXERCICES
Tester ses connaissances
Q.C.M.
1 : C. 2 : A, C. 3 : A, B. 4 : B. 5 : A. 6 : B, C. 7 : A. 8 : A, C.
Apprendre à résoudre
4£L£COMMANDEDET£L£VISION
Niveau ● COMPRENDRE
1. Ces ondes font partie du domaine des infrarouges.
2. La célérité de cette onde dans l’air est égale à celle
dans le vide soit c = 3108 m · s–1.
3. ν =
c
= 3,4 × 1014 Hz , T =
c
= 2,9710–15 s.
4. E = h ·
c
= 2,2310–19 J.
4£L£COMMANDEDEVOLETS
Niveau ● APPLIQUER
1. Domaine des ondes hertziennes ou ondes radios ;
2. λ =
c
= 0,691 m soit 69,1 cm.
3. Cette onde sert de support au transport de l’infor-
mation. On l’appelle l’onde porteuse.
4. Car les infrarouges sont arrêtés par les obstacles
alors que l’onde porteuse peut se réfléchir ou se
réfracter donc être utilisée efficacement dans toute la
maison.
5. C’est un signal modulé en amplitude.
T = 4 × 0,5 ms = 2 ms donc ν = 500 Hz.
Tester les compétences
1. #ORRIGERLESPHRASES
1. La fréquence d’un rayonnement infrarouge est
plus grande que la fréquence d’une onde hertzienne.
2. Vrai.
3. Vrai.
4. νIR < νvisible
5. Les OEM ci-après sont classées dans l’ordre des
fréquences décroissantes : visible, IR, micro-ondes,
ondes hertziennes.
6. Les UV ont une longueur d’onde plus petite que
les rayonnements visibles.
2. &R£QUENCEETLONGUEURDONDE
Domaine
d’appartenance de
l’onde
Fréquence
ν
Longueur
d’onde
λ
IR 31013 Hz 10–5 m
Micro-ondes 31010 Hz 10–2 m
Ondes hertziennes 300 MHz 1m
Ondes hertziennes 3105 Hz 1 km
3. $OMAINESDESONDESUTILIS£ESDANSLES
COMMUNICATIONS
1. La fréquence des ondes électromagnétiques uti-
lisées dans les communications est plus petite que
celle des ondes utilisées dans le domaine médical.
2. 1 : visible. 2 : IR. 3 : micro-ondes. 4 : ondes hert-
ziennes.
4. 'RANDEURSPHYSIQUES
1. La célérité de cette onde dans l’air est égale à celle
dans le vide soit c = 3108 m · s–1 ;
2. T = 1/ν = 4,16 10–10 s ; λ = c/ν = 0,125 m.
3. La période T représente la durée entre deux
valeurs maximales du champ électrique. La longueur
d’onde représente la longueur dans l’espace entre
deux valeurs maximales de l’onde.
5. $ESONDESDANSLESPACE
1. Oui le signal est périodique.
2. T = 20 ms donc ν = 50 Hz.
3. Cette fréquence est la même que la fréquence du
réseau électrique.
4. Tous les fils du réseau qui sont sous tension pro-
duisent une onde électromagnétique de 50 Hz.
6. $ANSLEVIDE
1. On utilise les ondes hertziennes (900 MHz ou
1 800 MHz).
2. Ces ondes se propagent dans le vide car malgré le
fait que le téléphone soit dans le vide sous la cloche,
son antenne capte l’appel.
3. Les ondes visibles sont aussi présentes car on voit
l’écran s’animer.
7. $ANSLESPACE
Ces astronautes communiquent soit par la vue
(ondes électromagnétiques visibles), soit par radio
(micro ondes).
8. 3TRUCTUREDUNE/%-
1. La double flèche représente la longueur d’onde λ
qui s’exprime en mètre (m).
2.
E
représente le champ électrique de l’onde et
B
le
champ magnétique.
3.
E
et
B
ont même période et même longueur
d’onde, sont toujours perpendiculaires l’un par rap-
port à l’autre, ont des amplitudes en rapport constant
9. 2£SEAUDET£L£PHONIEMOBILE
1. Selon le schéma l’intensité du champ électrique
diminue très rapidement avec la distance parcourue.
2. Dans une zone rurale, le signal rencontre moins
22s#(!0)42%#OMMENTLESONDES£LECTROMAGN£TIQUESSONTELLESUTILIS£ESPOURLESCOMMUNICATIONSDANSLHABITAT
d’obstacles qu’en ville. De fait, la coupure du service
indoor est atteinte après 1 km en ville et après envi-
ron 5 km à la campagne.
10. 2£SEAULOCALSANSFIL7,!.
1. λ = c/ν soit λ1 = 2,998  108 ⁄ 2 400106 = 0,125 m et
λ1 = 2,998  108 ⁄ 2 483,5106 = 0,121 m. La plage des
longueurs d’ondes est donc : 12,1 cm < λ < 12,5 cm.
2. Une communication wifi peut être perturbée par
un micro-onde ou par une radiodiffusion en ondes
moyennes (2,45106 Hz).
11. &IBREOPTIQUE
1. Faux : Une fibre optique transporte des informa-
tions sous forme de rayonnement infrarouge visible.
2. Faux : Dans une fibre optique, un rayon lumineux
transporte l’information à une vitesse de 200 000
km · h–1 km · s–1.
3. Vrai : Dans une fibre optique, l’information est
sous forme numérique.
4. Vrai : Avant d’être transmis par l’intermédiaire
d’une fibre optique, un son doit subir une conversion.
12. &ENãTRESDETOITETVOLETROULANT
1. Cette commande émet des ondes électromagné-
tiques de type micro-ondes.
2. À l’intérieur, l’onde peut être absorbée alors qu’à
l’extérieur, elle se propage dans un espace plus libre.
13. #ALCULDUNSIGNALMODUL£
1. Enregistrement d’un son
a. La période du signal est 4 ms donc la fréquence est
ν =
1
4103
= 250 Hz.
b. La courbe représentant Us (en bleu) est celle qui
correspond à la tension produite par le microphone
seul.
C La valeur de la tension E est égale au décalage ver-
tical entre les deux courbes soit 3V.
2. Modulation
a. La période de ce signal est de 2,3 ns soit 2,3  10–9 s.
Sa fréquence est donc ν = 4,35  108 Hz soit 435 MHz.
L’amplitude du signal est de 6 V.
b. Cette onde est appelée l’onde porteuse. Elle per-
met de transporter l’information.
C Ce signal est appelé signal modulé. Il est satis-
faisant car son enveloppe a exactement la forme du
signal portant l’information appelé le signal modu-
lant.
14. $£CIBEL
1. Valeur en décibel
= 10log10
valeur mesurée
valeur de référence
.
2. Niveau = 10log10
10
1
= 10 dBV · m–1.
3. 17 = Puissance = 10log10
100
1
= 20 dBmW donc
Par = 10  101,7 = 501 W.
4. Puissance = 10log10
100
1
= 20 dBmW.
5. Atténuation = 10log10
1
2
= –3 dBmW
15. 6ALEURDUCHAMP£LECTRIQUE
Thomas veut vérifier que la présence d’une antenne
de téléphonie mobile à environ 50 mètres de son
domicile n’implique pas un dépassement de la norme
pour la valeur du champ électrique (E < 61 V · m–1).
Thomas croit savoir que l’émetteur a une puissance
de 1 500 W.
1. E =
7,02 1500
50
= 5,44 V · m–1.
2. 7,5 = 10log10
E
1
soit E = 5,62 V · m–1, valeur voi-
sine de la valeur calculée.
3. Écart relatif =
5,62 5,44
5,44
= 0,033 soit 3,3 % d’écart
entre les deux valeurs.
Le coin du chercheur
1. L’antenne au fond de la vallée peut capter car
l’onde peut se réfléchir sur les montagnes pour
atteindre le fond de la vallée.
2. L’onde ne pourra pas traverser la montagne car
la puissance sera insuffisante. Cependant, pour des
OEM de basse fréquence donc de grande longueur
d’onde, dans une certaine mesure, l’onde pourra
contourner la montagne et continuer à se propager
derrière celle-ci. On appelle ce phénomène la diffrac-
tion.
Une onde kilométrique (de quelques centaines de
kHz) n’aura pas de difficulté pour franchir une mon-
tagne. Une onde décimétrique sera pratiquement
arrêtée alors qu’une onde centimétrique sera arrêtée
même par une petite colline.

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#(!0)42%#OMMENTLESONDES£LECTROMAGN£TIQUESSONTELLESUTILIS£ESPOURLESCOMMUNICATIONSDANSLHABITATs21
EXERCICES
Tester ses connaissances
Q.C.M.
1 : C. 2 : A, C. 3 : A, B. 4 : B. 5 : A. 6 : B, C. 7 : A. 8 : A, C.
Apprendre à résoudre
4£L£COMMANDEDET£L£VISION
Niveau ● COMPRENDRE
1. Ces ondes font partie du domaine des infrarouges.
2. La célérité de cette onde dans l’air est égale à celle
dans le vide soit c = 3108 m · s–1.
3. ν =
c
= 3,4 × 1014 Hz , T =
c
= 2,9710–15 s.
4. E = h ·
c
= 2,2310–19 J.
4£L£COMMANDEDEVOLETS
Niveau ● APPLIQUER
1. Domaine des ondes hertziennes ou ondes radios ;
2. λ =
c
= 0,691 m soit 69,1 cm.
3. Cette onde sert de support au transport de l’infor-
mation. On l’appelle l’onde porteuse.
4. Car les infrarouges sont arrêtés par les obstacles
alors que l’onde porteuse peut se réfléchir ou se
réfracter donc être utilisée efficacement dans toute la
maison.
5. C’est un signal modulé en amplitude.
T = 4 × 0,5 ms = 2 ms donc ν = 500 Hz.
Tester les compétences
1. #ORRIGERLESPHRASES
1. La fréquence d’un rayonnement infrarouge est
plus grande que la fréquence d’une onde hertzienne.
2. Vrai.
3. Vrai.
4. νIR < νvisible
5. Les OEM ci-après sont classées dans l’ordre des
fréquences décroissantes : visible, IR, micro-ondes,
ondes hertziennes.
6. Les UV ont une longueur d’onde plus petite que
les rayonnements visibles.
2. &R£QUENCEETLONGUEURDONDE
Domaine
d’appartenance de
l’onde
Fréquence
ν
Longueur
d’onde
λ
IR 31013 Hz 10–5 m
Micro-ondes 31010 Hz 10–2 m
Ondes hertziennes 300 MHz 1m
Ondes hertziennes 3105 Hz 1 km
3. $OMAINESDESONDESUTILIS£ESDANSLES
COMMUNICATIONS
1. La fréquence des ondes électromagnétiques uti-
lisées dans les communications est plus petite que
celle des ondes utilisées dans le domaine médical.
2. 1 : visible. 2 : IR. 3 : micro-ondes. 4 : ondes hert-
ziennes.
4. 'RANDEURSPHYSIQUES
1. La célérité de cette onde dans l’air est égale à celle
dans le vide soit c = 3108 m · s–1 ;
2. T = 1/ν = 4,16 10–10 s ; λ = c/ν = 0,125 m.
3. La période T représente la durée entre deux
valeurs maximales du champ électrique. La longueur
d’onde représente la longueur dans l’espace entre
deux valeurs maximales de l’onde.
5. $ESONDESDANSLESPACE
1. Oui le signal est périodique.
2. T = 20 ms donc ν = 50 Hz.
3. Cette fréquence est la même que la fréquence du
réseau électrique.
4. Tous les fils du réseau qui sont sous tension pro-
duisent une onde électromagnétique de 50 Hz.
6. $ANSLEVIDE
1. On utilise les ondes hertziennes (900 MHz ou
1 800 MHz).
2. Ces ondes se propagent dans le vide car malgré le
fait que le téléphone soit dans le vide sous la cloche,
son antenne capte l’appel.
3. Les ondes visibles sont aussi présentes car on voit
l’écran s’animer.
7. $ANSLESPACE
Ces astronautes communiquent soit par la vue
(ondes électromagnétiques visibles), soit par radio
(micro ondes).
8. 3TRUCTUREDUNE/%-
1. La double flèche représente la longueur d’onde λ
qui s’exprime en mètre (m).
2.
E
représente le champ électrique de l’onde et
B
le
champ magnétique.
3.
E
et
B
ont même période et même longueur
d’onde, sont toujours perpendiculaires l’un par rap-
port à l’autre, ont des amplitudes en rapport constant
9. 2£SEAUDET£L£PHONIEMOBILE
1. Selon le schéma l’intensité du champ électrique
diminue très rapidement avec la distance parcourue.
2. Dans une zone rurale, le signal rencontre moins