SCIENCES PHYSIQUES SECTION : Sciences de l'informatique session principale Corrigé CHIMIE

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1 SIENES PHYSIQES SETION : Sciences de l'informatique session principale - orrigé HIMIE - Il s agit de la pile Daniell de symbole : Zn Zn + (moll - ) u + (moll - ) u - Zn + u + Zn + + u 3- a- Zn Zn + + e - u + + e - u b- Zn + u + Zn + + u la demi-pile Zn + / Zn est génératrice d électrons, ainsi u est la borne positive de la pile et Zn la borne négative 4- a - n (u) = m / M = 4-3 mol b- n (u +) = V = 5-3, n (u +) restant = -3 mol, ce qui donne [u + ] = n (u) / V = - moll - 5- a- + - Graphite Lame de u ommentaires - La purification est la séparation de substances chimiques dans le but de neutraliser des substances - La double flèche est exigée pour l'écriture de l'équation chimique associée à cette pile Solution de sulfate de cuivre b- L affinage des métaux (purification) EXERIE PHYSIQE di(t) A- - u R (t) = Ri(t), u B (t) = L +ri(t) - schéma du circuit exigé La loi des mailles donne : u B (t) + u R (t) = E, par la suite donne di (R +r) E + i = L L Avec L di L + (R +r)i = E = (R +r) on a l expression demandée t E (- ) 3- On a : i = (- e ) et R +r di E = e L t (- ) permet de vérifier qu on obtient bien : E/L e qui e qui E 4-a- En régime permanent on a : i(t ) = I = R +r b- u (t ) = = ri B B B- - A t= o le terme Ldi/ est important par rapport à ri ommentaires Pour l'établissement de l'équation différentielle régissant l'évolution temporelle d'une grandeur électrique dans un circuit série, les éléments de réponse exigibles sont: Schéma du circuit série, Représentation du sens positif du courant, Représentation des tensions le long du circuit, Ecriture de l'équation traduisant la loi des mailles (u=u R + u B ) Déduction de l'équation différentielle Page sur 5

2 ependant, en régime permanent la tension aux bornes de la bobine tend vers ri Ainsi, la courbe (b) qui décroit pour tendre vers une valeur limite correspond à u B (t) -a- La courbe (a) donne R = RI = 5 V, par la suite on a : I = R / R = 5 ma b- Bo = V, par la suite r = Bo / I = 4 c- La constante = 8 ms, par la suite L = 9H La réponse d'un dipôle RL en courant est constituée de deux régimes : un régime transitoire au cours duquel l'intensité augmente en exponentielle à partir de la valeur zéro en tendant vers la valeur -- le circuit est le siège du phénomène de résonance d intensité, car la tension u(t) et l intensité i(t) sont en phase - m = (R +r) I m et Rm = R I m, ainsi la tension u(t) est caractérisée par l amplitude la plus grande par rapport à u R (t), ce qui permet de dire que la courbe (a ) correspond à u(t) 3-a- N = 8 Hz, b- I = /(R+r) = 475 ma T c- T = 4 L, ce qui donne : = = 95 µf 4 L EXERIE - Il renferme un composant actif (amplificateur opérationnel) -a- Pour les faibles fréquences on a T qui tend vers T, ainsi le filtre est passant Pour les hautes fréquences on a T qui tend vers zéro, ainsi le filtre est non passant b- il s agit d un filtre passe-bas car il est passant pour les faibles fréquences et opaque pour les hautes fréquences T c- A la fréquence de coupure on a : T =, par la suite on a : N = πr 3-a-u E (t) est caractérisée par une phase initiale nulle ce qui correspond à la courbe (e), par la suite la courbe (d) représente u s (t) Em b- N = Hz, et pour cette fréquence on a aussi Sm pratiquement égale à, ce qui caractérise la fréquence de coupure c- On a N = πr par la suite = = 5 µf π N R EXERIE 3: Etude d un document scientifique - Générateur, inducteur et la pièce à chauffer - Production d un champ magnétique variable 3- est l énergie qui résulte du passage d un courant électrique dans un résistor, c est l effet joule Page sur 5

3 SIENES PHYSIQES SETION : Sciences de l'informatique session de contrôle - orrigé HIMIE commentaires n -3 - On a : =, par la suite : n = V 7 mol V m - n = m = Mn = 6 g M 3-a- - Solution de KMnO 4 - Solution ferreuse -Burette graduée - Erlenmeyer - Le schéma du dispositif annoté est indispensable b- Fe + Fe 3+ + e -, c est une oxydation c- 5 Fe + + MnO H 3 O + 5Fe 3+ + Mn + + H O 4-a- La persistance de la coloration violette (rose) n n + Fe MnO b- A l équivalence on a : = 4, par la suite 5 ' 5V c- = = 5 - moll - V n m 5- On a : = = V MV m = MV =,5g V = ' V 5 - Eviter de mettre la double flèche lors de l'écriture de l'équation qui doit être équilibrée - - N'oublier pas de noter l'unité pour chaque valeur calculée Page 3 sur 5

4 EXERIE PHYSIQE dq du A- - u R + u = E, avec u R = Ri et i = = du du E e qui donne R +u = E + u = R R - A la fin de la charge d un condensateur on n a plus de circulation de courant dans le circuit, d où la courbe (b) correspond à u R (t) 3-a- =,8 ms Détermination de graphiquement: ère méthode (utilisation de la tangente à l'origine): on montre que est l'abscisse du point d'intersection de la tangente à la courbe de u c(t) à la date t= avec l'asymptote (lorsque t + ème méthode: à partir du graphe de u c(t) Pour t=, u c prend la valeur,63e b- = R, ce qui donne =,5 µf B- - il s agit d un filtre passif car il ne renferme que des composants Passifs - = commentaires Pour l'établissement de l'équation différentielle régissant l'évolution temporelle d'une grandeur électrique dans un circuit série, les éléments de réponse exigibles sont: Schéma du circuit série, Représentation du sens positif du courant, Représentation des tensions le long du circuit, Ecriture de l'équation traduisant la loi des mailles (u=u R + u ) et déduction de l'équation différentielle 3- D après la construction de Fresnel on a : = +(πnr), par la suite: Em Sm Em Sm Sm Sm T = = Em (πnr) 4- A la fréquence de coupure on a : NR Sm T T =, par identification on a : N = πr -- Il s agit d un filtre passe-bas, car pour les faibles fréquences le gain G en décibel est nul Pour les hautes fréquences ce gain tend vers - N = 5 khz(on trace l'asymptote à la courbe G(N) puis on lit la valeur de la fréquence correspondante à -3dB du gain G 3- la bande passante est [ ; 5 khz] 4- Le filtre est non passant pour le signal de fréquence N, car N n appartient pas à la bande passante La fréquence de coupure d'un filtre est la fréquence pour laquelle le signal de sortie est décliné de -3dB environ n filtre passe-bas est un filtre qui ne laisse passer que les fréquences dont leurs valeurs inférieures à la fréquence de coupure Page 4 sur 5

5 EXERIE - réf + Ro = R I = - réf Ainsi, réf I = - R réf réf - Pour a =, on a I = -, et pour a =, on a I = Ainsi, on peut écrir I = - a R R 3-a- i = I + I + I, par la suite on a : = - a a a R R R b- u s + u R + = ; avec =, on aurait u s = - u R = - R i R' réf Ainsi, u = + 4a a a S réf réf réf i, i = - réf a a a =kn 4 4- La tension pleine échelle PE = kn max = R' réf 7 =,5 V q = R'réf =,5 V R' réf 5- N = 5, ainsi on a : u S = + 5 = 7,5 V EXERIE 3 : Etude d un document scientifique 4- Noyau ferromagnétique et deux bobines -a- le phénomène de l induction magnétique, b- le courant induit apparait suite à une variation de l induction magnétique 3- limitation de la perte d énergie Hedi Khaled Page 5 sur 5