1s – ds 8 - electrocinetique

1S – DS 8 - ELECTROCINETIQUE
NOM :
LUNDI 11 AVRIL 2008
Exercice 1 : le fonctionnement d’une pile :
1) Schématisez un montage permettant de relever une évolution de la tension UPN aux bornes d'une pile (borne positive P) en
fonction de l'intensité I du courant électrique qu'elle débite (Notez I et UPN sur votre schéma).
2) On a obtenu les résultats suivants pour une pile plate :
UPN (V)
4,52
4,42
4,33
4,23
4,14
4,04
3,95
3,82
I (mA)
0
50
100
150
200
250
300
350
Tracez la caractéristique UPN = f(I)
3) Donnez l’équation de la droite obtenue et déduisez-en les valeurs de la f.e.m E et de la résistance interne r de cette pile.
4) On branche une lampe sur cette pile en reliant par des fils de connexion la borne A de la lampe à la borne P de la pile et la
borne B à la borne N. Schématisez le montage électrique et représentez les tensions UPN et UAB.
5) Quelle relation lie ces deux tensions ?
Exercice n°2 : La lampe Euréka²Electronique :
Ce type de lampe appelée lampe économique fabriquée par Mazda permet de faire des économies d’énergie. Sur l’emballage de
cette lampe, il est écrit : 20W = 100W. Nous savons que sa durée de vie correspond à environ 8000 heures d’éclairage.
1) Expliquez brièvement le logo qui dit 20W = 100W.
2) Calculs d’énergie :
2.1)
Quelle est l’énergie électrique transférée à cette lampe pendant sa durée de vie moyenne ?
2.2)
Même question pour une lampe à incandescence de 100W.
3) Economie : On remplace une lampe à incandescence de 100W (prix = 0,68 €) par une lampe Euréka²Electronique de 20W
(prix = 6,82 €. Le prix du kilowattheure (kWh) facturé par EDF est de 0.0787 € HT en heure pleine.
Calculez l’économie financière réalisée sur la durée de vie de cette lampe.
4) Calculer la résistance de la lampe à incandescence. (Elle est alimentée par la tension du secteur U = 220 V)
Données : 1 kWh = 3,6.106 J
EXERCICE 3 : Les jauges de contrainte
Les jauges de contrainte reposent sur l'effet piézorésistif, c'est-à-dire l'effet d'une force sur la valeur d'une
résistance. Les jauges sont coll ées sur un support et sont soumises à la même déformation que la membrane qui la
supporte. La variation géométrique de la jauge de contrainte se traduit par une variation de sa résistance. On pourra
exploiter ces variations pour évaluer l'amplitude de la déformation. Pour mettre en évidence la variation de la résistance, on
utilise le montage dit « en pont », schématisé ci-après; on associe quatre jauges de contrainte identiques, chacune d'elles est
assimilée à un conducteur ohmique de résistance R avant déformation. Le voltmètre mesure la
tension UCD . Aucun courant ne le traverse.
I1
I2
On prend le potentiel du point M tel que : VM = 0 V.
1) Les jauges de contrainte ont la même résistance R; R1 = R
I
1.1)
Quelle est la valeur du potentiel VA du noeud A?
1.2)
Exprimer les intensités I, I1, I2 des courants dans chaque branche en fonction
de E et de R.
1.3)
Que vaut la tension mesurée UCD mesurée par le voltmètre?
E = 6,0 V
2)
3)
Une des jauges est soumise à une force. Sa résistance varie et devient égale à R1 = r + R.
2.1)
Exprimer les intensités I, I1, I2 des courants dans chaque branche en fonction
de E et de R et éventuellement de r.
2.2)
Donner l'expression de la tension UCD en fonction de E, R et r.
2.3)
La valeur de r est très faible devant celle de 2R, montrer que la tension UCD  Error!
Application numérique : lorsque R = 22 k, calculer la valeur de r qui fait augmenter la tension UCD de 0,10 mV.
EXERCICE 4
La batterie d’accumulateur d’une automobile possède possède une capacité : Q = 40 Ah. (la batterie peut délivrer un courant de
40 A pendant une heure sous une tension 12,0V ). Sa résistance interne est r = 15 m. Lors d’un stationnement les quatre feux
de positions (montés en dérivation) restent alumés pendant 24 heures. Ils sont parcourue par une intensité de 420 mA.
1) Calculer la force électromotrice de la batterie.
2) En supposant que les grandeurs électriques ne varient pas au cours des 24 heures, calculer la valeur de l’énergie transférée
par la batterie aux feux de position pendant 24 heures.
3) Le conducteur pourra-t-il redémarrer normalement à son retour au bout de 24 heures ?
4) Calculer la puissance électrique d’un feu de position.
Electrodynamique
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