Physique-Chimie 2de
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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 aller plus loin
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27Étude d'un potentiomètre
✔ VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques✔ MATH : Calcul littéral
Infos
Les potentiomètres sont des composants électriques très présents dans les montages électroniques. On les utilise aussi pour le contrôle du volume d'un système de son, sur les tables de mixage ainsi que dans certains régulateurs d'éclairage d'intérieur.
Un potentiomètre se comporte comme une résistance variable à trois bornes. La borne \text{C} est reliée à un curseur qui est mobile sur une plaque de résistance R et les deux autres bornes \text{A} et \text{B} sont reliées aux extrémités de cette plaque. Entre \text{A} et \text{C}, la résistance varie donc selon la position du curseur. Un schéma équivalent permet de modéliser la situation :
On supposera que le courant passant par C est nul.
1. Exprimer la tension U_{\text{CA}} en fonction de I et R_1 en précisant la relation utilisée.
2. Exprimer la tension U_{\text{BA}} en fonction de I et R en précisant la loi utilisée.
2. Exprimer la tension U_{\text{BA}} en fonction de I et R en précisant la loi utilisée.
3. En déduire la tension U_{\text{CA}} en fonction de U_{\text{BA}} , R et R_1.
4. Lorsqu'on tourne le bouton vers la droite, le curseur \text{C} se déplace vers le point \text{B}. En déduire si la tension U_{\text{CA}} augmente ou diminue.
4. Lorsqu'on tourne le bouton vers la droite, le curseur \text{C} se déplace vers le point \text{B}. En déduire si la tension U_{\text{CA}} augmente ou diminue.
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28Mesure d'une température avec Arduino
✔ VAL : Appliquer une relation entre grandeurs physiques
✔ ANA : Justifier un protocole
Afin de mesurer une température, on utilise un dipôle appelé thermistance dont la résistance dépend de la température. La thermistance est insérée dans un montage appelé « pont diviseur de tension ». L'objectif de cet exercice est d'établir la relation littérale liant la résistance R_1 de la thermistance et la tension à ses bornes.
Le schéma électrique du montage ci-dessus est le suivant :
✔ ANA : Justifier un protocole
Afin de mesurer une température, on utilise un dipôle appelé thermistance dont la résistance dépend de la température. La thermistance est insérée dans un montage appelé « pont diviseur de tension ». L'objectif de cet exercice est d'établir la relation littérale liant la résistance R_1 de la thermistance et la tension à ses bornes.
Le schéma électrique du montage ci-dessus est le suivant :
1.
Reproduire le schéma et flécher les tensions U_{\text{SM}}, U_{\text{PS}} et U_{\text{PM}}.
2. À l'aide de la loi d'Ohm, exprimer les tensions U_{\text{SM}} et U_{\text{PS}} en fonction de I.
3. En appliquant la loi des mailles, établir une relation entre les tensions U_{\text{SM}} , U_{\text{PS}} et U_{\text{PM}}.
Cliquez pour accéder à une zone de dessin
2. À l'aide de la loi d'Ohm, exprimer les tensions U_{\text{SM}} et U_{\text{PS}} en fonction de I.
3. En appliquant la loi des mailles, établir une relation entre les tensions U_{\text{SM}} , U_{\text{PS}} et U_{\text{PM}}.
5. En déduire alors la relation suivante dite du pont diviseur de tension : U_{\text{SM}} = R_1· \dfrac{U_{\text{PM}}}{R_1+R_2}.
6. Quel est le nom des deux broches (pins) du microcontrôleur Arduino qui permettent de mesurer la tension U_{\text{SM}} ?
7. Justifier que ce montage permette de mesurer une température.
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APhotodiode
✔ APP : Extraire l'information utile
Une photodiode est un dipôle non linéaire dont la caractéristique courant-tension change avec la quantité de lumière qu'il reçoit. Cette caractéristique est montrée sur la figure ci-dessous pour différents éclairements. La photodiode peut être utilisée soit comme capteur de l'intensité lumineuse, soit comme source d'électricité (cellule photovoltaïque).
1. Expliquer pourquoi le comportement de la photodiode lorsque l'éclairement est nul est celui d'une diode, c'est-à-dire qu'elle ne laisse passer le courant que dans un sens.
2. Expliquer pourquoi la zone C est appelée zone « sans intérêt ».
3. Expliquer pourquoi, en la faisant fonctionner dans la zone A, la photodiode peut être utilisée comme capteur de l'intensité lumineuse.
4. Expliquer pourquoi, dans la zone B, la photodiode fonctionne comme un générateur d'énergie électrique (cellule photovoltaïque).
2. Expliquer pourquoi la zone C est appelée zone « sans intérêt ».
3. Expliquer pourquoi, en la faisant fonctionner dans la zone A, la photodiode peut être utilisée comme capteur de l'intensité lumineuse.
4. Expliquer pourquoi, dans la zone B, la photodiode fonctionne comme un générateur d'énergie électrique (cellule photovoltaïque).
Donnée
Avec la convention utilisée ici, la puissance électrique consommée par la photodiode est donnée par la formule : \text{P = U}\cdot\text{I}. Une puissance négative signifie que la photodiode produit de l'énergie électrique au lieu d'en consommer.
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BTracer la caractéristique d'un dipôle avec Arduino
✔ ANA : Justifier un protocole
On souhaite mesurer la caractéristique d'un dipôle avec Arduino. Pour cela, on utilise un générateur qui crée une tension que l'on peut modifier. Il faut alors mesurer la tension aux bornes du dipôle et l'intensité qui le traverse. Cependant, Arduino ne permet que de mesurer des tensions. C'est pourquoi on ajoute une résistance dans le circuit afin de pouvoir mesurer l'intensité indirectement.
1. Faut-il placer cette résistance en série ou en dérivation du dipôle ?
2. Parmi les montages suivants, lequel permet d'effectuer les mesures nécessaires ?
3. Exprimer la tension \text{U}_D aux bornes du dipôle en fonction de \text{A}_0.
4. Exprimer la tension \text{U}_R aux bornes de la résistance en fonction de \text{A}_0 et \text{A}_1. En déduire l'expression du courant i en fonction de \text{A}_0 et \text{A}_1.
On souhaite mesurer la caractéristique d'un dipôle avec Arduino. Pour cela, on utilise un générateur qui crée une tension que l'on peut modifier. Il faut alors mesurer la tension aux bornes du dipôle et l'intensité qui le traverse. Cependant, Arduino ne permet que de mesurer des tensions. C'est pourquoi on ajoute une résistance dans le circuit afin de pouvoir mesurer l'intensité indirectement.
1. Faut-il placer cette résistance en série ou en dérivation du dipôle ?
2. Parmi les montages suivants, lequel permet d'effectuer les mesures nécessaires ?
3. Exprimer la tension \text{U}_D aux bornes du dipôle en fonction de \text{A}_0.
4. Exprimer la tension \text{U}_R aux bornes de la résistance en fonction de \text{A}_0 et \text{A}_1. En déduire l'expression du courant i en fonction de \text{A}_0 et \text{A}_1.
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