Analyse détaillée d'exercices réalisés sous forme de QCM.  condensateur, aspect énergétique.

Condensateur et moteur. Texte : Analyse : Question relative à l'énergie initiale stockée par le condensateur. Einitiale = ½CUc2 avec Uc = 6 V ; C= 10-3 F. Einitiale = 0,5*10-3*36= 1,8 10-2 J. Question relative à l'énergie finale stockée par le condensateur. Efinale = ½CUc2 avec Uc = 4 V ; C= 10-3 F. Efinale = 0,5*10-3*16= 8 10-3 J. Question relative à l'énergie mécanique utile. énergie reçue par le moteur : Einitiale -Efinale = 10-2 J énergie mécanique utile : Em =(Einitiale -Efinale)*0,8 =8 10-3 J.   Question relative à la hauteur H de montée de la charge. Le travil mécanique du moteur est égal à l'opposé du travail du poids de la charge :W= mgh avec g = 10 m/s2. mgH = 8 10-3 . H = 8 10-3/ (mg) =8 10-3 / (0,05*10) = 16 mm = 1,6 cm.   condensateur et générateur de courant. Texte : Analyse : Question relative à la capacité C. Q= It ; Q= CUc . It = CUc soit Uc = I/C t ; droite de coefficient directeur I/C I/C=2 106 ; C= I/2 106 = 0,2/2 106 = 10-7 F = 0,1 mF. Question relative à la tension Uc et à l'énergie stockée. On arrête la charge du condensateur à la dat t1 lorsque celui-ci porte la charge 0,20 m C. tension Uc : Q=C Uc ; Uc= Q/C = 2 10-7 / 10-7 = 2,0 V. énergie stockée : ½ Q2/C =(2 10-7)2/ 10-7 = 4 10-7 J.     Web www.chimix.com condensateur plan. Texte : la capacité d'un condensateur plan à air est donnée par : S: surface des armatures ; e: distance entre les armatures. Le graphe ci dessous représente la charge QA de l'armature A en fonction de la tension UAB appliquée entre les armatures A et B On charge ce condensateur sous une tension UAB = +300V puis on l'isole électriquement. Analyse : Question relative à la charge des armatures. Coeficient directeur de la droite ci-dessus : C= QA/UAB = 0,12 10-6 / 2 000 =6 10-11 F = 60 pF. QA = C UAB = 6 10-11 *300 =1,8 10-8 C. QB = -QA =-1,8 10-8 C. Question relative à l'énergie stockée. E = ½QA2 /C = 0,5 (1,8 10-8 )2/6 10-11 =2,7 10-6 J. Question relative à l'énergie stockée si la distance des armatures double. Si e double, la capacité du condensateur est divisée par deux. Le condensateur étant isolé électriquement, la charge ne change pas. Or ½QA2 /C : donc l'énergie stockée double. L'énergie initiale est augmentée du travail mis en oeuvre pour écarter les armatures. Texte : l' intensité est constante i = 5,0 mA ; R = 500 kW ; C = 5,0 m F. Le condensateur est initialement déchargé. À l'instant t = 0, on ferme l'interrupteur K. Analyse : Question relative à la puissance fournie par le générateur à la date t= 10 s. à t = 10 s la tension aux bornes du circuit vaut : aux bornes du résistor : RI= 5 105*5 10-6= 2,5 V aux bornes du condensateur : Q/C=It/C= 5 10-6*10/5 10-6 = 10 V Utotal = 2,5 + 10 = 12,5V puissance fournie à t= 10 s : P =U*I = 12,5*5 10-6 = 62µW.

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