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texte : Un flash électronique
d'appareil photo est alimenté par deux piles de 1,5
V. Un oscillateur basse tension transforme le courant
continu en courant alternatif . Un petit transformateur dont
le bobinage primaire constitue l'inductance de ce circuit
oscillant élève la tension qui ensuite est
redressée au moyen d'une diode. Cette tension
redressée permet de charger un condensateur de
capacité C= 150 mF (+ ou -
10%) à une tension U=33 V.
- Etude du flash :
a- Donner l'expression de l'énergie
électrique Ee stockée dans le
condensateur de ce flash lorsqu'il est chargé.
calculer sa valeur numérique.
b- La décharge rapide dans la lampe à
éclats provoque un éclair d'une
durée d'environ une milliseconde. Quelle est la
valeur numérique de la puissance électrique
Pe consommée par cet éclair ?
c- Pour quelle raison doit-on élever la tension
avant de l'appliquer, une fois redressée, aux
bornes du condensateur ?
- Etude expérimentale du circuit RC :
Pour vérifier la valeur de la capacité C de
ce condensateur, un élève a
réalisé le montage suivant. La
résistance R a une grande valeur et le
générateur de tension continue a pour force
électromotrice E = 12 V. A ladate t = 0, il ferme
le circuit et note les intensités dans le circuit
toutes les 10 secondes.
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t(s)
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0
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10
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20
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30
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40
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50
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60
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70
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80
|
90
|
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i(mA)
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54
|
40,6
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30,6
|
23
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17,4
|
13,1
|
9,8
|
7,3
|
5,6
|
4,2
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a- Sachant que le condensateur est
déchargé à t=0, déterminer la
valeur de la résistance R.
b- Tracer la courbe i=f(t) à partir du tableau de
mesures.
c- L'intensité du courant électrique
décroît en fonction du temps selon i(t) =
I0e-t/t.
t étant la constante de
temps de ce circuit de ce circuit et I0
l'intensité à t = 0 : I0 =
i(0). Quelle est la valeur numérique de
l'intensité i(t ) dans ce circuit lorsque t
=t ? Lire sur le graphe la
valeur de t et en
déduire la valeur de la capacité C de ce
condensateur. Ce résultat vous semble t'il
conforme aux indications du fabricant ?
corrigé
énergie électrique Ee =
½CU²
Ee = ½ *150 10-6 *
332= 8,17
10-2 J.
puissance électrique (W) = énergie (J) /
durée (s) = 8,17 10-2 / 10-3
= 81,7 W.
si on n'élève pas la tension , le
condensateur ne stocke pas suffisamment d'énergie et
la puissance disponible est alors insuffisante pour
provoquer un éclair.
Ee = ½ *150 10-6 *
32= 6,75 10-4 J ; Pe =
0,675 W.
à t=0 , uC= 0 et
uR= E=RI0 soit R = 12 / 54
10-6 =2,22
105 W.
à t= t
, i = 54 10-6 * e-1 = 54
10-6 * 0,37 = 1,98 10-5 A =
19,8
m
A.
t
voisin de 35 s ( lecture graphe) ; t
= RC d'où :
C = 35 / 2,22 105 = 1,57
10-4 F =
157
m
F
soit un écart de 7 sur 150
ou encore 7*100/150 = 4,7% ( résultat
conforme)
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