Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac

1. Constitution et transformations de la matière

Composition et évolution d'un système

Ouverture de thème p. 16-17

Ch. 1

Modélisation des transformations acide-base

Ch. 2

Analyse physique d'un système chimique

Ch. 3

Méthode de suivi d'un titrage

Ch. 4

Évolution temporelle d'une transformation chimique

Ch. 5

Évolution temporelle d'une transformation nucléaire

BAC

Thème 1

Prévision et stratégie en chimie

Ouverture de thème p. 146-147

Ch. 6

Évolution spontanée d'un système chimique

Ch. 7

Équilibres acide-base

Ch. 8

Transformations chimiques forcées

Ch. 9

Structure et optimisation en chimie organique

Ch. 10

Stratégies de synthèse

BAC

Thème 1 bis

2. Mouvement et interactions

Ouverture de thème

p. 290-291

Ch. 11

Description d'un mouvement

Ch. 12

Mouvement dans un champ uniforme

Ch. 13

Mouvement dans un champ de gravitation

Ch. 14

Modélisation de l'écoulement d'un fluide

BAC

Thème 2

3. Conversions et transferts d'énergie

Ouverture de thème

p. 402-403

Ch. 15

Étude d’un système thermodynamique

Ch. 16

Bilans d'énergie thermique

BAC

Thème 3

4. Ondes et signaux

Ouverture de thème

p. 462-463

Ch. 17

Propagation des ondes

Ch. 18

Interférences et diffraction

Ch. 19

Lunette astronomique

Ch. 20

Effet photoélectrique et enjeux énergétiques

Ch. 21

Évolutions temporelles dans un circuit capacitif

BAC

Thème 4

Annexes

Ch. 22

Méthode

Chapitre 21

Activité 3 - Activité expérimentale

60 min

Mesure du temps de charge

Objectif : Étudier la réponse d'un circuit RC.

Problématique de l'activité

Contrairement au résistor, le condensateur met un certain temps avant que la tension à ses bornes n'atteigne sa valeur maximale.

Comment peut‑on mesurer le temps caractéristique de charge d'un condensateur ? Comment en déduire sa capacité ?

Doc. 1
Schéma électrique

PC - chapitre 21 - Évolutions temporelles dans un circuit capacitif - Schéma électrique

Le zoom est accessible dans la version Premium.

En prenant

R = 1

MΩ et

C

de l'ordre de la centaine de nanofarads (nF), la charge du condensateur peut être facilement étudiée. La tension aux bornes d'un condensateur

u_{C} (t)

peut être modélisée par :

ln (\frac{E - u _{C} ( t )}{E}) = - \frac{t}{τ}

E

: tension délivrée par le générateur (V)

u_{C} (t)

: tension aux bornes du condensateur (V)

t

: temps (s)

τ

: temps caractéristique de charge du condensateur (s)

Le temps caractéristique

τ

est lié aux grandeurs du circuit par la relation :

τ = R \cdot C

R

: résistance du conducteur ohmique (Ω)

C

: capacité du condensateur (F)

Ce temps caractéristique correspond à l'instant où la tension aux bornes du condensateur

u_{C} (t)

atteint près de 63 % de sa valeur maximale.

Doc. 2
Évaluation de l'incertitude sur $τ$

Pour évaluer l'incertitude

u (τ)

à partir de la modélisation, il est nécessaire de réaliser le tracé des points

ln (\frac{E - u _{C}}{E})

au cours du temps

t

et de déterminer une valeur minimale

τ_{m i n}

et une valeur maximale

τ_{m a x}

pour lesquelles l'ensemble des points de mesure sont encadrés.

PC - chapitre 21 - Évolutions temporelles dans un circuit capacitif - Évaluation de l'incertitude sur τ

Le zoom est accessible dans la version Premium.

On simplifiera ensuite en considérant que les valeurs de

τ

et de

u (τ)

correspondent à :

τ = \frac{τ _{m a x} + τ _{m i n}}{2}

u (τ) = \frac{τ _{m a x} - τ _{m i n}}{2}

Donnée

Expression de l'incertitude sur la mesure d'une résistance $R$ à l'aide d'un ohmmètre de résolution $d$ : $u (R) = \frac{d}{2 3}$

Questions

REA : Effectuer des mesures avec des capteursVAL : Exploiter un ensemble de mesures

Compétence(s)

1. Proposer un protocole pour réaliser l'acquisition de

u_{C} (t)

lors de la charge du condensateur. Faire valider par le professeur.

2. Tracer puis modéliser la courbe qui permet de déterminer

τ

et son incertitude

u (τ)

GeoGebra

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3. Mesurer la résistance

R

du résistor à l'aide d'un multimètre branché en ohmmètre et estimer son incertitude

u (R)

4. En déduire la valeur de la capacité

C

avec son incertitude à l'aide de la relation :

\frac{u ( C )}{C} = (\frac{u ( R )}{R})^{2} + (\frac{u ( τ )}{τ})^{2}

Synthèse de l'activité

Décrire la méthode utilisée ici permettant la mesure du temps caractéristique de charge .

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