Exercice I: Induction électromagnétique.

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1 lasse : Matière: SV Physique Exercice I: Inuction électromagnétique. Un care carré AE, e surface S 0.0m et renfermant une résistance, est placé ans un champs magnétique uniforme e vecteur inuction perpeniculaire au plan u care AE et ont l intensité varie en fonction u temps comme l inique la figure. L orientation u circuit est iniquée sur la figure. (T) A 0. M 0. Figure - Ecrire en fonction u temps, les expressions e (t) ans les intervalles e temps : s, s s, 7s 7 s, 0,, E Ecrire, en fonction u temps, les expressions e flux magnétique e à travers le care AE ans les intervalles précéents. - éterminer la valeur e la force électromotrice e inuite ans chaque intervalle. 4- eprésenter graphiquement e ans un repère ( Ot, Oe) Echelle : sur l e e t : cm s sur l e e e : cm V 5- Iniquer et justifier, après la loi e Lenz, le sens u courant inuit ans chaque intervalle précèent. 6- éterminer, en négligeant la résistance u care AE, l intensité u courant ans chacun es intervalles précéents. 7- éterminer la tension U E aux bornes e ans chacun es intervalles précèent. Exercice II : étermination e la capacité un conensateur. O Figure N P t (s) ans le but e éterminer la capacité un conensateur. On réalise le circuit e la figure. On ferme l interrupteur k à t = 0. ( K) - Quel est le phénomène mis en évience - Etablir l équation ifférentielle relative à u u - La solution e l équation ifférentielle () est u A e. éterminer les expressions e A, et. En éuire que u E( e ) t t A K E Figure

2 4- Le graphe e la figure représente la variation e la tension u aux bornes u conensateur Figure 6 t (ms) a- éterminer graphiquement, la force électromotrice E u générateur. b- En se referant sur la éfinition e. éterminer graphiquement la constante e temps u circuit. éuire la valeur e. c- Iniquer sur la figure, le régime transitoire et le régime permanent. - vérifier que la tangente à la courbe à t = 0 coupe l asymptote en un point abscisse t e- alculer l énergie emmagasinée par le conensateur à t. 4ms. éuire la puissance moyenne électrique emmagasinée penant ce temps. 5- Le conensateur chargé est placé en série avec une résistance ' comme l inique la figure a- Etablir l équation ifférentielle relative à u u A b- La courbe e la figure 4 représente en fonction e u t éterminer, en utilisant la courbe 4, la résistance ' Echelle : chaque une ivision sur l e e u correspon 0. V chaque une ivision sur l e e u t correspon 50 V / s Figure u t u (V ) Figure 4

3 Exercice III : Interférence lumineuse Une source S claire eux fentes F et F fines, parallèles et istantes a mm. La source S se trouve sur la méiatrice e F F. Un écran (E), représenté par l e x' Ox, est placé à une istance m u plan e F F. La méiatrice e F F coupe x x' au point O. Un point M e l écran est repéré par son abscisse OM x ; M appartient à la région interférence. X F M S O F Partie A La source S émet une lumière monochromatique e longueur one. es franges interférences apparaissent sur l écran et l on compte 5 franges brillantes e part et autre e la frange centrale en O occupant ans leur ensemble une longueur b cm - écrire la figure observée sur l écran, ans la région interférence. - Ecrire l expression e la ifférence e marche optique F M F M en fonction e a, x et. - hercher alors l expression onnant l abscisse xk e la frange brillante orre k ( k entier) 4- alculer la valeur e. Partie Maintenant S émet une lumière blanche ont les longueurs ones e ses raiations sont comprises entre 0.4m et 0.8m ; 0.4m 0. 8m - Justifier la couleur e la frange en O - éterminer les longueurs ones es raiations manquantes en un point A abscisse x cm Partie e nouveau, S émet une lumière monochromatique e longueur one 0. 5m. On éplace la source S, parallèlement au plan es fentes et u coté e F une istance y 0. 5mm. La frange centrale n est plus en O. y x - Vérifier que la ifférence e marche optique u point M est a - éterminer la nouvelle position e la frange centrale. En éuire son sens e éplacement. (E) X

4 lasse : Matière: SV Physique orrigé I : 0. 0.t t t s, 7s : t 0. 5 t t - t 0s, s t 7s, : On a - S cos( n, ) S 0. T t 0s, s : S. t t s, 7s : t 7s, : S 0.5. S te t e i- e. V ii- e 0.5. V iii- e 0V t 4- Graphe: 5- croit, croit le courant circule ans le sens e iminuer le e (mv) flux i circule ans le sens négatif. 0.5 i circule ans le sens positif. i 0 e 6- Loi e Pouillet : i - e. 4 e i. A i 0.5. A i 0A ( e 0V ) 7- u E i 4 4 i.. V u E i V u 0 u E 7 E 9 t (s) orrigé III Partie A - ans la région interférence, on observe es franges rectilignes, parallèles entre elles et aux fentes, alternativement brillantes et sombres, équiistantes et e même largeur. - F M F M - La frange brillante correspon à k x k 4 k a

5 b 4- On a 5 franges brillantes x5 0. 5cm x m a 5 5 Partie k - La frange brillante correspon à x k, la frange centrale : k 0 x 0 onc toutes les franges a centrales e toutes les raiations se superposent en O, par suite la frange en O est blanche. - les raiations manquantes sont celles qui onnent es franges sombres L abscisse une frange sombre : x (k ) m a (k ) k 0.4m 0. 8m k 0.4 m k 0.8 m 5.75 k k k Partie - La nouvelle ifférence e marche : ' k m S' F M SF M y - La frange centrale correspon à ' 0 x 8mm La frange centrale se éplace vers le bas avec une valeur 0.8mm ay 5