Physique biomédicale : Remédiation

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1 Faculé de Médecine e Pharmacie Physique biomédicale : Remédiaion Accompagnemen pédagogique Séance_b4 : Elecrosaique - Elecricié Mercredi 6 décembre 17 A.Hocq Assisane pédagogique

2 Elecrosaique : Momen dipolaire élecrique e Momen de force : Exercice 1 (<Kane ex 16.7) Un dipôle élecrique es consiué de charges ±e disanes de 1-1 m. Il es placé dans un champ de 1 6 N.C -1. Que vau le momen du couple sur le dipôle quand celui-ci es a) parallèle au champ (e dans le même sens)? b) à angle droi avec le champ? c) dans le sens opposé au champ? q = 1, C d = 1-1 m E = 1 6 N.C -1 a) M si dipôle // E? b) M si dipôle E? c) M si dipôle ani// E? p qd M pe M M pe sin qde sin a) Si dipôle // E sin M qde sin N.m b) Si dipôle E 9 sin 9 1 M qde sin 9 1, , c) Si dipôle ani// E 18 sin18 M qde sin18 N.m N.m Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4

3 Elecrosaique : Momen dipolaire élecrique e Energie poenielle : Exercice (<Kane ex 16.6) Un dipôle élecrique es consiué de charges de +,1 C e,1 C disanes de 1 micromères. a) Que vau le momen dipolaire élecrique? b) Le dipôle es dans un champ de 1 N/C, commen varie son énergie poenielle? q =,1 C d = 1 µm = 1-5 m E = 1 N/C a) p? b) U? p qd U ( P) WF F qe 5 9 a) p q.d,1.1 1 C.m Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 3

4 U U U Universié de Mons Elecrosaique : Momen dipolaire élecrique e Energie poenielle : Exercice (<Kane ex 16.6) q =,1 C d = 1 µm = 1-5 m E = 1 N/C 9 p 1 C.m U? qedcos min max p qd U ( P) WF F qe L énergie poenielle élecrique du dipôle varie enre un minimum e un maximum suivan la valeur de l angle α. 5 6, cos 1 J 5 6, cos18 1 J U W F Fd ou cos qed cos pe cos U U U pecos min max A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b cos 1 J cos18 1 J 4

5 Elecrosaique : Capacié : Exercice 3 (janvier 14) A = 1 cm² =,1 m K? l = 1 nm = 1-8 m W =.1-9 J V = 6 mv =,6 V ε = 8, C N -1 m - 9 W..1 C V,6 K 6 1,111.1 F Q CV 6 8 Cl 1, ,55 A 1, 1.8,85.1 Q CV W C A C K l V énergie charge Amener une peie charge dq sur les plaques d'un condensaeur coûe une énergie dw : q dw dq.v dq. Q Q C q W Vdq.dq C q² Q² W C C Q Aenion K es une valeur relaive, donc sans unié! Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 Q = charge oale du condensaeur 5

6 Elecrosaique : Capacié : Exercice 4 (<Kane ex 16.37) Un flash élecronique uilise l énergie emmagasinée dans un condensaeur. a) Quel doi en êre la capacié pour fournir une énergie de 3 J, s il es chargé sous 1 V? b) Quelle charge poren les plaques? W = 3 J V = 1 V a) C? b) Q? Q CV Q CV W C Universié de Mons W.3 C,6 F 6 µf V 1 Q WC.3., 6, 6 C OU Q CV, 6.1, 6 C A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 6

7 Elecricié : Loi de Pouille : Exercice 5 Quelle es la longueur d un fil de cuivre (ρ = 1,7.1-8 Ω.m) de secion 1,5 mm² e de résisance,3 Ω? ρ = 1,7.1-8 Ω.m S = 1,5 mm² = 1,5.1-6 m² R =,3 Ω R L S L? L 6 RS, 3.1, , 7.1,65 m Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 7

8 Elecricié : Effe Joule : Exercice 6 On applique une ension de,1 V à la résisance de,3 Ω pendan minues. Quel dégagemen de chaleur se produira--il? V =,1 V R =,3 Ω = min = 1 s Q? Q RI Chaleur :Q V RI RI V Or V RI I R V V,1.1 Q R 4 J R R,3 U qv qri q Or I q I Q U IRI RI RI Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 8

9 Elecricié : Associaion de résisances : Exercice 7 Calculer l inensié de couran dans le circui principal. En série : R eq eq i R 1 1 En parallèle : R R i i i Tou d abord, il fau redessiner le circui : 1 1 1,75 1 R 5 éq Universié de Mons R 3,636 éq V 1 I,75 A R 3,636 A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 éq 9

10 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 1

11 l Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) VC + q / C C I + R VR RI V C V R q dq RI avec I C d q dq R C d - dq d q q CV q( ) q CV q( ) q() CV.e Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 11

12 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) Résoluion de l équaion donnan l évoluion de la charge en foncion du emps : V C V R q dq RI avec I C d q dq R C d a 1 ( ) ln q() ln q( ) ln ln a ln b b q() ln q( ) d dq q d q() ln q q( ) dq q q( ) q() e e q( ) ln q( ) e q() q( ) q() q.e q() CV. e où q( ) q CV e q( ) Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 1

13 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) Résoluion de l équaion donnan l évoluion du couran en foncion du emps : q() CV.e dq d 1 I CV.e CV..e d d V I().e R Ie V /R I (A) Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 3 4 emps (s) 13

14 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) Valeur de la charge au emps τ = : q() q.e CV.e Après un emps, le condensaeur a perdu 63% de sa charge : q( 1 37 e 1 1 ) q.e q q( ) q,37q 37% q Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 14

15 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) Valeur au emps T 1/ nécessaire pour perdre la moiié de la charge : q() q.e CV.e Après un emps T 1/, le condensaeur a perdu la moiié (5%) de sa charge : T1/ q T 1/ 1/ T q( ) q.e T 1/ T1/ 1 e T 1/ 1 ln ln e T1 / ln T.ln.ln 1/ Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 15

16 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) C =1 µf = 1-5 F T 1/ = 1,39 ms = 1, s R 1 = Ω R = 1 Ω R 4 = 4 Ω R 3? T.ln.ln 1/ Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 16

17 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 8 (Mai 13) T 3 1/ 1, s ln ln 3.1 R oal 5 C R R R R R oal C = 1 µf = 1-5 F T 1/ = 1,39 ms = 1, s R 1 = Ω R = 1 Ω R 4 = 4 Ω R 3? T.ln.ln 1/ 1 1 R R R 1 3 R R oal R R R R R oal R Universié de Mons R 1 A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 3 17

18 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 9 (Aoû 13) R i = 1 Ω q = 1-6 C C =,5 µf =,5.1-6 F V? (q de 1/3)? Réponses : V = Vols e =,376 ms Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 18

19 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 9 (Aoû 13) 6 q 1 V C 6,5.1 V (Vols) R i = 1 Ω q = 1-6 C C =,5 µf =,5.1-6 F V? (q de 1/3)? q CV q() q.e q.e... Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 19

20 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 9 (Aoû 13) R Calcul de l associaion de résisances : R i = 1 Ω 1 1 R 1 1 R R R R R 3 4 o R 1 o R 1 o R 1 o 15 7 R 1 o 6 R 1857 o Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4

21 Elecricié : Décharge d un condensaeur : Exercice 9 (Aoû 13) ,5.1 9,85.1 s Au emps, il rese /3 de la charge : q() q q.e 3 R i = 1 Ω q = 1-6 C C =,5 µf =,5.1-6 F e 3 ln 3 R 1857 o (q de 1/3)? Universié de Mons q CV q() q.e q.e 3.ln.ln ,5.1.ln 9,85.1.ln,376 s,376 ms A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4 1

22 Prochaines séances : Lundi 11 décembre 17 de 8h15 à 1h1 Lafonaine Thème : Elecricié (suie) - Conducion nerveuse - Magnéisme Mercredi 13 décembre 17 de 15h3 à 17h5 Lafonaine Thème : Vore 1 er syllabus Vendredi 15 décembre 17 de 13h15 à 15h1 Vésale3 Thème : Magnéisme Rayons X Physique nucléaire Pour ou souci de compréhension, quesion ou suggesion, aline.hocq@umons.ac.be Bâimen 6, ème éage à gauche, Local 7. Universié de Mons A. Hocq Physique - Accompagnemen pédagogique - Séance_b4