TP Physique F6 1er Gr

SUJET N° 1
ETUDE DU COMPORTEMENT D’UN CIRCUIT RLC SERIE
EN REGIME SINUSOIDAL FORCE : RESONANCE D’INTENSITE
I. PROTOCOLE EXPERIMENTAL
1) Réaliser le montage ci-après avec r la plus petite possible ; C = 15 µF ; L = 10 mH ; R = 10 ohms.
V
YA
GBF
V
C
A
r
L
R
YB
V
2) Pour U = 5V (à vérifier tout au long de l’expérience) faire varier la fréquence f de 50 à 1000 Hz en relevant
l’intensité du courant I pour les différentes valeurs de f (prendre au moins 20 valeurs).
3) Observer que pour une fréquence donnée (aux environs de 400 Hz), l’intensité efficace passe par une
valeur maximale : la tension et l’intensité sont alors en phase (remarque : en mode XY, on obtient
une droite).
4) Consigner les résultats dans un tableau (au voisinage de la résonance on relèvera plus de points).
5) Pour la fréquence correspondant à une intensité efficace maximale, mesurer les tensions efficaces aux
bornes du condensateur et de la bobine.
6) Refaire les expériences en choisissant le résistor de résistance R = 30 Ω.
II. COMPTE RENDU
1) Donner dans un tableau de mesures les valeurs des fréquences relevées ainsi que les intensités
correspondantes (20 valeurs) pour chaque résistor.
2) Tracer, pour le même circuit, une courbe de résonance d’intensité I en fonction de la fréquence f :
a) Avec R = 10 Ω
b) Avec R = 30 Ω
3) En déduire la valeur exacte de L, en déterminant graphiquement la fréquence à la résonance f0.
4) Calculer la bande passante puis le facteur de qualité du circuit sélectif.
5) Donner les valeurs des tensions efficaces aux bornes du condensateur et de la bobine correspondant à la
résonance d’intensité.
UNIVERSITE DE DAKAR – BACCALAUREAT DE L’ENSEIGNEMENT DU SECOND DEGRE TECHNIQUE
Durée :
3 heures
1er Groupe
Epreuve :
Coef. :
3
Série : F6
TP PHYSIQUE
Feuille :
1/1
Code : 06 T 24 A 01
SUJET N° 2
EXPERIENCE D’OERSTED
I. PARTIE EXPERIMENTALE
1) Faire le montage du circuit suivant :
K
A
disque
graduée
Aiguille
aimantée
2) Pour différentes valeurs de l’intensité I du courant, relever l’angle α de déviation de l’aiguille
aimantée par rapport à sa position initiale en l’absence de courant (position où l’aiguille aimantée et le
fil sont parallèles).
3) Remplir la deuxième et troisième ligne du tableau ci-dessous.
I (A)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
α (degré)
tan α
Bf (T)
II. PARTIE THEORIQUE
1) Indiquer la valeur limite de l’angle α quand le courant i augmente et dire pourquoi.
2) Quels sont la direction et le sens du champ magnétique créé par le fil conducteur au point où se trouve
le pivot de l’aiguille aimantée ?
3) Faire un schéma ‘‘vue de dessus’’ sur lequel figureront le fil, le sens du courant, la composante
horizontale du champ magnétique terrestre B H, le champ créé par le fil B f, le champ résultant B et
l’angle α de déviation de l’aiguille aimantée.
4) Exprimer Bf en fonction de BH et de α.
5) En utilisant la relation précédente compléter la quatrième ligne du tableau des mesures.
6) Tracer la courbe Bf = f(I) en précisant les échelles choisies. En déduire la distance d qui sépare le fil
de l’aiguille aimantée.
On donne :
µ0 = 4π.10-7 (S.I)
BH = 2,86.10-5 T à Dakar.
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SUJET N° 3
BALANCE DE COTTON
I. ETUDE EXPERIMENTALE
1) Régler l’aiguille de la balance au zéro.
2) Faire un montage électrique permettant de faire varier l’intensité du courant qui traverse la balance.
3) En faisant varier les masses sur le plateau de 5cg en 5cg entre 0 et 4,5dg, noter la valeur de
l’intensité I qui équilibre la balance.
4) Faire un tableau de mesures où figurent I,
∆I
∆m
, m et
.
I
m
II. ETUDE THEORIQUE
1) Donner le but de la manipulation.
2) Faire le schéma du montage électrique à réaliser.
3) Donner le schéma et le mode de fonctionnement de la balance de Cotton.
4) On pose une masse m sur le plateau de cette balance initialement à l’équilibre. Indiquer sur le schéma
r
de la question II-3) le sens du courant et celui du champ magnétique B pour que la balance retrouve
sa position d’équilibre. Préciser l’ensemble des forces s’exerçant sur la balance.
5) Quelle est la condition d’équilibre ?
6) Calculer pour chaque couple de valeurs (I, m) l’intensité B du champ magnétique créé par l’aimant
∆B
et l’incertitude
. Ajouter ces valeurs calculées dans le tableau de mesures.
B
7) Calculer la valeur moyenne de B et son incertitude absolue ∆B.
On donne : intensité du champ de pesanteur à Dakar : g = 9,78 (S. I.).
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SUJET N° 4
LE REFRACTOMETRE
I. ETUDE PRATIQUE
1) A partir d’une solution de saccharose de concentration
concentration :
•
C1 = 0,8C,
•
C2 = 0,6C,
•
C = 50g/L,
C3 = 0,5C,
•
préparer des solutions de
C4 = 0,4C
et
•
C5 = 0,2C.
Le volume de chaque solution à préparer est égal à 100 mL.
2) Mesurer l’indice n de réfraction absolue de chaque solution préparée et l’indice no de l’eau distillée.
3) Remplir au fur et à mesure le tableau suivant :
Solution
C1
C2
C3
C4
C5
Eau distillée
Ci
Volume solution prélevée
(mL)
Volume eau distillée ajoutée
(mL)
n
4) Tracer la courbe n = f(C) en précisant les échelles choisies.
5) Mesurer l’indice ni de la concentration inconnue Ci et déterminer graphiquement Ci
II. COMPTE RENDU
1) Indiquer le but du TP.
2) Donner la définition de l’indice n de réfraction d’un milieu transparent et isotrope.
3) Comment varie n pour une solution en fonction de sa concentration C ? Donner l’équation n = f(C).
4) Ecrire la formule de Descartes sur la réfraction et définir chaque terme de cette formule.
Quand dit-on qu’il y a réfraction limite ? Faire un schéma.
5) La courbe tracée confirme-t-elle l’équation de la question II. 3) ?
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SUJET N° 5
COLORIMETRIE
I. PARTIE THEORIQUE
1) Enoncer la loi de Beer-Lambert.
2) Expliquer le principe de fonctionnement du colorimètre de Duboscq.
3) Faire un schéma simplifié et commenté du colorimètre de Duboscq.
II. PARTIE PRATIQUE
1) A partir d’une solution de permanganate de potassium KMnO4 de concentration molaire 0,1mol/L,
préparer dans deux fioles de 100mL deux solutions :
-
S1 de concentration C1 = 0,01mol/L,
-
S2 de concentration C2 = 0,005mol/L.
2) En utilisant la solution S1 comme étalon et S2 comme solution à doser, effectuer trois mesures.
Donner un tableau des résultats.
3) Déterminer expérimentalement la concentration molaire d’une solution X inconnue.
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SUJET N° 6
ETUDE D’UN CIRCUIT RC :
CHARGE ET DECHARGE D’UN CONDENSATEUR
E
I. PARTIE THEORIQUE
On étudie le montage suivant :
R, résistance du condensateur ;
La valeur de la tension du GBF est :
- égale à E pendant une demi période,
- nulle pendant l'autre demi période.
GBF
R
Ce montage peut réaliser la charge et la décharge
du condensateur qu'on peut visualiser à l'oscilloscope.
On veut que la charge et la décharge soient effectuées
au moins à 99% lorsque la tension bascule de E à 0V.
U
C
On prendra :
C = 2µF ; R = l kΩ ; E = 6 V ; Fréquence du GBF f = 100 Hz.
1) Donner les intervalles de temps où la charge et la décharge se font.
2) Définir la constance de temps puis la calculer.
3) A quelles dates t1 et t2 le condensateur est t-il respectivement chargé à 63% et 95% ?
4) Représenter à main levée la courbe d'évolution de la tension aux bornes du condensateur en fonction
du temps.
IL. PARTIE PRATIQUE :
On visualise la tension E du GBF sur la voie A et la tension U aux bornes du condensateur sur la voie B
de l'oscilloscope.
1) Réaliser le montage.
2) Choisir un signal créneau d'une fréquence f = l00 Hz évoluant entre 6 V et 0 V.
3) Afficher la tension de GBF E sur l'écran. Vérifier sur l'écran la bonne conformité du signal. Noter la
sensibilité verticale et la vitesse de balayage.
4) Afficher la tension U sur l'écran de manière convenable. Noter la sensibilité verticale et la base de temps.
III. COMPTE RENDU :
1) Dessiner les oscillogrammes visualisés et les identifier :
- le graphe 1 : tension observée à la voie A,
- le graphe 2 : tension observée à la voie B.
Préciser l'échelle.
2) a) Quelle est la signification physique de la constante de temps ?
b) Déterminer la constante de temps τ. Est-elle en accord avec celle que l'on calcule ?
3) Déterminer les valeurs de la tension U aux bornes du condensateur aux dates t1 = τ et t2 = 3τ.
4) Déterminer la date t où le condensateur est chargé au moins à 99%.
Calculer le rapport t/T. Conclure.
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Durée :
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