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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Identification des espèces chimiques
Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 4
Le noyau de l’atome
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
3. Ondes et signaux
Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
Signaux et capteurs
Méthode
Fiches méthode
Fiches méthode compétences
Annexes
Chapitre 17
Exercices
Pour s'entraîner
10 professeurs ont participé à cette page
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Caractéristique d'un dipôle
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17Utilisation de la caractéristique d'un dipôle
✔ MATH : Pratiquer le calcul numérique
On donne la caractéristique d'un dipôle.
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1.
Ce dipôle peut-il être assimilé à un résistor ? Justifier.
2. Calculer la valeur de la résistance de ce dipôle en utilisant le graphique ci-dessus.
2. Calculer la valeur de la résistance de ce dipôle en utilisant le graphique ci-dessus.
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18Comment tracer expérimentalement la caractéristique d'un dipôle ?
✔ ANA : Justifier un protocole
On effectue le montage suivant afin de tracer la caractéristique d'un résistor.
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1.
Indiquer comment se nomment les appareils de mesure notés A et V.
2. Indiquer leur rôle et leur mode de branchement (série ou dérivation).
3. Décrire le mode opératoire à suivre pour tracer la caractéristique du résistor étudié, en formulant des étapes. (On pourrait alors obtenir expérimentalement les valeurs de l'exercice 17).
2. Indiquer leur rôle et leur mode de branchement (série ou dérivation).
3. Décrire le mode opératoire à suivre pour tracer la caractéristique du résistor étudié, en formulant des étapes. (On pourrait alors obtenir expérimentalement les valeurs de l'exercice 17).
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19Un bon tracé de caractéristique ?
✔ VAL : Identifier les sources d'erreursOn a tracé ci-dessous la caractéristique expérimentale d'un dipôle.
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Quelle erreur expérimentale a été effectuée ?
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20Utilisation de la caractéristique d'une diode
✔ VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques
On donne la caractéristique suivante d'une diode.
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1.
Que vaut l'intensité du courant qui traverse la diode si la tension à ses bornes est égale à 0,3 V ?
2. À partir de quelle valeur de la tension la diode est-elle parcourue par un courant ? On appelle cette tension la tension seuil.
3. La diode est-elle un dipôle ohmique ? Justifier.
4. On peut modéliser la diode lorsqu'elle est passante par une résistance appelée résistance dynamique R_{\text{d}}. Déterminer la valeur de R_{\text{d}} en utilisant le graphique.
2. À partir de quelle valeur de la tension la diode est-elle parcourue par un courant ? On appelle cette tension la tension seuil.
3. La diode est-elle un dipôle ohmique ? Justifier.
4. On peut modéliser la diode lorsqu'elle est passante par une résistance appelée résistance dynamique R_{\text{d}}. Déterminer la valeur de R_{\text{d}} en utilisant le graphique.
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21
Tracé de la caractéristique d'un résistor
✔ ANA : Élaborer un protocoleAfin de déterminer la résistance R d'un résistor, on effectue les mesures suivantes de tension et d'intensité :
|
U (V) | 0 |
0,67 |
1,27 |
2,03 |
2,73 |
3,49 | 4,21 |
4,94 |
|
I (mA) | 0 |
3,0 |
5,7 | 9,1 |
12,3 | 15,7 | 19,0 |
22,3 |
1.
Proposer le schéma du montage électrique nécessaire pour effectuer ces mesures. On supposera que l'on dispose d'un générateur de tension variable.
Cliquez pour accéder à une zone de dessin
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2.
Tracer sur papier millimétré, ou à l'aide du logiciel tableur-grapheur de votre choix, la caractéristique U = f(I) du résistor avec l'échelle suivante : ordonnée 1 cm pour 0,5 V ; abscisse 1 cm pour 2 mA. La loi d'Ohm est-elle respectée ? Justifier la réponse.
GeoGebra
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Capteurs
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22Des capteurs dans les objets du quotidien
✔ APP : Extraire l'information utile sur supports variés.Citer au moins deux capteurs nécessaires pour assurer le fonctionnement des objets suivants.
a.
Une station météorologique de salon.
b. Un aspirateur robot.
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b. Un aspirateur robot.
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c.
Une montre connectée.
d. Un smartphone.
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d. Un smartphone.
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23Courbe d'étalonnage d'une thermistance
✔ ANA : Justifier un protocole
La thermistance est un capteur de température résistif très utilisé dans l'industrie. On a mesuré la valeur de la résistance d'une thermistance en fonction de la température. Voici la courbe d'étalonnage obtenue :
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1. Rappeler comment mesurer la valeur de la résistance de ce capteur.
2. On plonge la thermistance dans de l'eau chaude. On mesure alors R = 500 \Omega. Quelle est la température de l'eau ?
3. On plonge la thermistance dans de l'eau bouillante. Peut-on prévoir à l'aide de la courbe d'étalonnage quelle sera la valeur indiquée par le capteur ? Pourquoi ?
2. On plonge la thermistance dans de l'eau chaude. On mesure alors R = 500 \Omega. Quelle est la température de l'eau ?
3. On plonge la thermistance dans de l'eau bouillante. Peut-on prévoir à l'aide de la courbe d'étalonnage quelle sera la valeur indiquée par le capteur ? Pourquoi ?
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24Le glucomètre connecté
✔ APP : Extraire l'information utile sur supports variés.La glycémie est le taux de glucose présent dans le sang. Elle renseigne sur la concentration en glucose dans le plasma sanguin d'une personne à un instant t. La glycémie est variable au cours de la journée et dépend de l'alimentation, du stress ou de l'activité physique. Certaines substances comme l'insuline font diminuer la glycémie, tandis que d'autres, comme le glucagon, l'adrénaline ou l'hormone de croissance, la font augmenter.
Chez le sujet diabétique, ces mécanismes de régulation font défaut. La personne diabétique doit mesurer elle-même son taux de sucre dans le sang (glycémie) à l'aide d'un lecteur de glycémie (glucomètre). La méthode classique consiste à tester la concentration en glucose dans une goutte de sang.
Il existe toutefois des appareils connectés permettant decontrôler la glycémie et de piloter une pompe à insuline (doc. 1). Dans un cadre d'autogestion du diabète, l'autosurveillance permet de maintenir ses glycémies le plus près possible des valeurs cibles. Le capteur de glycémie se fixe sur le bras et peut communiquer en temps réel par technologie Bluetooth avecun smartphone.
Doc. 1
Lecteur de glycémie
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Doc. 2
Suivi de glycémie
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1. Expliquer l'avantage que procure ce capteur connecté par rapport à un test de glycémie classique.
2. Que mesure le capteur placé sur le bras ?
3. Comment le capteur peut-il communiquer avec la commande centrale (boîtier en doc. 1 ou smartphone) ?
2. Que mesure le capteur placé sur le bras ?
3. Comment le capteur peut-il communiquer avec la commande centrale (boîtier en doc. 1 ou smartphone) ?
4. Le doc. 2 présente un exemple de suivi de la glycémie sur un sujet diabétique.
a. Que signifie l'indication A ? En quelle unité est-elle exprimée ?
b. Quelle indication donne la flèche (indication B) ?
c. Que représente la zone colorée en vert sur le graphique ?
d. Le sujet diabétique a-t-il une glycémie satisfaisante au moment de la capture d'écran du smartphone ?
a. Que signifie l'indication A ? En quelle unité est-elle exprimée ?
b. Quelle indication donne la flèche (indication B) ?
c. Que représente la zone colorée en vert sur le graphique ?
d. Le sujet diabétique a-t-il une glycémie satisfaisante au moment de la capture d'écran du smartphone ?
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25 Copie d'élève à commenter
Un élève souhaite utiliser un capteur de lumière dans un montage avec Arduino afin d'étudier la réaction de photosynthèse d'une plante verte. Il a trouvé sur internet la documentation technique du composant.
Son expérience permet de mesurer la luminosité ambiante au cours de la journée.
|
Parameter |
Conditions |
Typ |
Max |
Unit |
|
Cell resistance |
1 000 LUX 10 LUX |
400 9 |
- |
\Omega k\Omega |
|
Voltage AC/ DC peak |
1 000 LUX 10 LUX |
48 120 |
320 |
mV mV |
|
Power dissipation | - |
100 | mW max |
Son expérience permet de mesurer la luminosité ambiante au cours de la journée.
Voici ce qu'il rend à son enseignant. Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.
Il propose comme protocole de l'insérer dans le montage suivant avec Arduino en ajoutant une résistance de valeur R = 220 \Omega.
1.
Plus la plante verte est éclairée, plus la résistance est élevéeet plus l'intensité du courant qui parcourt le circuit est faible.
2. Dans le noir, la photosynthèse ne se fait pas, le capteur aura alors une résistance égale à1 \sout {\Omega}.
2. Dans le noir, la photosynthèse ne se fait pas, le capteur aura alors une résistance égale à
Il propose comme protocole de l'insérer dans le montage suivant avec Arduino en ajoutant une résistance de valeur R = 220 \Omega.
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3.
J'ai inséré le capteur de lumière dans un circuit ouvert.
4. Avec une luminosité ambiante de 1 000 lux (cas d'un éclairement extérieur l'hiver), le capteur va être traversé par un courant d'intensité22,7 mA.
4. Avec une luminosité ambiante de 1 000 lux (cas d'un éclairement extérieur l'hiver), le capteur va être traversé par un courant d'intensité
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26Exploitation d'une caractéristique réelle
✔ APP : Extraire l'information utile sur des supports variésLe panneau solaire n'impose ni tension, ni courant. Seule est fixée sa caractéristique courant-tension qui dépend directement de l'éclairement reçu, en watt par mètre carré (W/m2).
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Les courbes noires en pointillés représentent des courbes d'isopuissance (courbes de puissances égales)
1.
Quelle est la tension aux bornes du panneau pour un éclairement de 600 W/m2 et une intensité débitée égale à 3 A ?
2. Pour quel(s) éclairement(s) le panneau a-t-il une puissance de 85 W ? Combien de points de fonctionnement (U, I) permettent d'obtenir cette puissance ?
On veut relier le panneau solaire à une pompe de cale de puissance 50 W, nécessitant une tension de 12 V.
3. La pompe peut-elle fonctionner dans ces conditions ?
2. Pour quel(s) éclairement(s) le panneau a-t-il une puissance de 85 W ? Combien de points de fonctionnement (U, I) permettent d'obtenir cette puissance ?
On veut relier le panneau solaire à une pompe de cale de puissance 50 W, nécessitant une tension de 12 V.
3. La pompe peut-elle fonctionner dans ces conditions ?
Détails du barème
TOTAL /3,5 pts
1 pt
1.
Trouver la bonne caractéristique du panneau parmi celles proposées et faire une lecture graphique.1 pt
2.
Repérer la bonne courbe d'isopuissance et noter son point d'intersection avec une des courbes caractéristiques du panneau solaire.0,5 pt
2.
Lire correctement les coordonnées.1 pt
2.
Faire une lecture graphique correcte.Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?
Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.
Oups, une coquille
j'ai une idée !
Nous préparons votre pageNous vous offrons 5 essais
YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah