On réalise successivement les circuits correspondant aux montages 1, 2 et 3.
Dans le montage 1, le condensateur est initialement déchargé, alors que
dans le montage 3, il est initialement chargé. Le sens positif de
l'intensité du courant est indiqué sur le schéma.
On visualise à l'aide d'un système aproprié la tension uR aux bornes du conducteur ohmique.
Préciser entre quels points on doit réaliser le branchement.
Brancher la borne COM sur la masse M et l'autre voie sur le point B.
Expliquer pourquoi on visualise les variations de l'intensité du courant.
La
tension aux bornes d'un conducteur ohmique de résistance R et
l'intensité qui le traverse sont proportionnelles. Visualiser la tenion
uR, c'est obtenir l'image de l'intensité au facteur R près.
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On
ferme l'interrupteur et on observe, à partir des montages précédents,
les oscillogrammes a, b et c. Le trait en pointillé correspond à
la trace du spot en l'absence de tension sur les deux voies.
Affecter à chaque montage l'oscillogramme correspondant en justifiant.
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a : oscillations pseudo-périodiques ; dipôle RLC (3)
b : l'intensité décroît jusqu'à s'annuler : charge d'un condensateur à travers un résistor ( 1)
c : reatard à l'établissement du courant dans un dipôle inductif ( 2).
Exemple d'application : flash d'un appareil photo jetable.
Certains appareils photo sont équipés d'un flash dont le principe de fonctionnement est expliqué ci-dessous.
1ère phase : à la fermeture de l'interrupteur K1, la
pile alimente l'oscillateur qui délivre alors une tension alternative ;
celle-ci peut être élevée grâce au transformateur ; le redresseur
permet d'obtenir une tension continue de l'ordre de suelques centaines
de volts entre les points P et N. Le condensateur se charge et
emmagasine de l'énergie.
2 ème phase : au moment où le photographe appuie sur le déclencheur, l'interrupteur K2
se ferme et le condensateur libère quasiment instantanément l'énergie
emmagasinée dans la lampe, ce qui produit un flash lumineux.
Le schéma équivalent au schéma de principe est représenté ci-dessous :
uC : tension aux bornes du condensateur ; + : sens positif du courant dans la branche AB.
Une étude expérimentale du dispositif a permis d'ontenir les courbes 1 et 2.
Associer
à chaque phase de fonctionnement du flash décrite, les phénomènes de
charge et de décharge du condensateur. Affecter à chacune des courbes I
et II la phase correspondante.
1ère phase : le condensateur se charge et emmagasine de l'énergie. La tension aux bornes du condensateur augmente ( courbe II).
2ème phase : le
condensateur libère quasiment instantanément l'énergie emmagasinée (
décharge du condensateur ). La tension aux bornes du condensateur
diminue ( courbe I).
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Etude théorique du dispositif.
Préciser
le signe des charges portées par chacune des armatures du condensateur
chargé. Indiquer lors de chaque phase, le sens du courant en justifiant.
Lors
de la charge, les électrons se déplacent de la borne - du générateur
vers l'armature B du condensateur. L'armature B est négative, l'aute
armature est positive. Le courant ayant le sens contraire du
déplacement des électrons, a le sens positif choisi.
Lors de la décharge, les armatures redeviennent identiques ; les
électrons se déplacent dans le sens positif choisi ; le sens du courant
est de sens contraire du sens positif choisi.
Etablir l'équation différentielle vérifiée par uC lors de chaque phase. Comment se nomme le produit RC ?
Charge : additivité des tensions : E = uC+Ri
i = dq /dt = CduC/dt d'où E = uC+RCduC/dt.
Décharge : uC= r i avec i = i = -dq /dt = -CduC/dt
d'où : uC= - rCduC/dt ; uC +rCduC/dt =0.
Le produit RC est la constante de temps du dipôle RC.
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