Si quelque chose n est pas clair, n hésitez pas à me le demander!

Documents pareils
Module d Electricité. 2 ème partie : Electrostatique. Fabrice Sincère (version 3.0.1)

Circuits RL et RC. Chapitre Inductance

Charges électriques - Courant électrique

ELEC2753 Electrotechnique examen du 11/06/2012

Cours d électricité. Circuits électriques en courant constant. Mathieu Bardoux. 1 re année

CHAPITRE IX. Modèle de Thévenin & modèle de Norton. Les exercices EXERCICE N 1 R 1 R 2

Fonctions de deux variables. Mai 2011

CHAPITRE VIII : Les circuits avec résistances ohmiques

Chapitre 6. Fonction réelle d une variable réelle

Trépier avec règle, ressort à boudin, chronomètre, 5 masses de 50 g.

Méthodes de Caractérisation des Matériaux. Cours, annales

Les Mesures Électriques

CHAPITRE IX : Les appareils de mesures électriques

La fonction exponentielle

Union générale des étudiants de Tunisie Bureau de l institut Préparatoire Aux Etudes D'ingénieurs De Tunis. Modèle de compte-rendu de TP.

Voyez la réponse à cette question dans ce chapitre.

Rupture et plasticité

Limites finies en un point

Comparaison de fonctions Développements limités. Chapitre 10

MESURE DE LA TEMPERATURE

AP1.1 : Montages électroniques élémentaires. Électricité et électronique

Exo7. Limites de fonctions. 1 Théorie. 2 Calculs

Circuits intégrés micro-ondes

Activités numériques [13 Points]

Champ électromagnétique?

Chapitre 0 Introduction à la cinématique

Monte charge de cuisine PRESENTATION DU MONTE CHARGE

CH IV) Courant alternatif Oscilloscope.

CONCOURS COMMUN 2010 PHYSIQUE

Laboratoires de Physique générale

SECTEUR 4 - Métiers de la santé et de l hygiène

TD 11. Les trois montages fondamentaux E.C, B.C, C.C ; comparaisons et propriétés. Association d étages. *** :exercice traité en classe.

Mesure. Multimètre écologique J2. Réf : Français p 1. Version : 0110

PRODUIRE DES SIGNAUX 1 : LES ONDES ELECTROMAGNETIQUES, SUPPORT DE CHOIX POUR TRANSMETTRE DES INFORMATIONS

Lecture recommandée (en anglais) Activité d écriture facultative. Références

Chafa Azzedine - Faculté de Physique U.S.T.H.B 1

Chapitre 7. Circuits Magnétiques et Inductance. 7.1 Introduction Production d un champ magnétique

CARACTERISTIQUE D UNE DIODE ET POINT DE FONCTIONNEMENT

Infos. Indicateurs analogiques encastrables pour installation à courants forts. Série M W/P/ LSP BWQ BGQ TP TG WQ /0S WQ /2S FQ /2 W BI BIW DFQ

DURÉE DU JOUR EN FONCTION DE LA DATE ET DE LA LATITUDE

TS1 TS2 02/02/2010 Enseignement obligatoire. DST N 4 - Durée 3h30 - Calculatrice autorisée

CIRCUIT DE CHARGE BOSCH

Objet : Alimentation pour ordinateur portable et autre. Alimentation Schéma 1

CHAPITRE XIII : Les circuits à courant alternatif : déphasage, représentation de Fresnel, phaseurs et réactance.

Développements limités, équivalents et calculs de limites

J TB/TW Limiteur de température, contrôleur de température avec afficheur LCD, montage sur rail oméga 35 mm

Chapitre 7 : CHARGES, COURANT, TENSION S 3 F

BTS Groupement A. Mathématiques Session Spécialités CIRA, IRIS, Systèmes électroniques, TPIL

Donner les limites de validité de la relation obtenue.

GENERALITES SUR LA MESURE DE TEMPERATURE

EXERCICE 2 : SUIVI CINETIQUE D UNE TRANSFORMATION PAR SPECTROPHOTOMETRIE (6 points)

AC AB. A B C x 1. x + 1. d où. Avec un calcul vu au lycée, on démontre que cette solution admet deux solutions dont une seule nous intéresse : x =

Manuel d'utilisation de la maquette

GELE5222 Chapitre 9 : Antennes microruban

Chapitre 3. Quelques fonctions usuelles. 1 Fonctions logarithme et exponentielle. 1.1 La fonction logarithme

Electricité : caractéristiques et point de fonctionnement d un circuit

Décharge électrostatique

SINE QUA NON. Découverte et Prise en main du logiciel Utilisation de bases

Fonctions linéaires et affines. 1 Fonctions linéaires. 1.1 Vocabulaire. 1.2 Représentation graphique. 3eme

Exercice 1 Trouver l équation du plan tangent pour chaque surface ci-dessous, au point (x 0,y 0,z 0 ) donné :

Chapitre 02. La lumière des étoiles. Exercices :

Chapitre 1 Régime transitoire dans les systèmes physiques

ALARME DE PISCINE SP - 002

Les transistors à effet de champ

I GENERALITES SUR LES MESURES

CORRECTION TP Multimètres - Mesures de résistances - I. Mesure directe de résistors avec ohmmètre - comparaison de deux instruments de mesure

Soit la fonction affine qui, pour représentant le nombre de mois écoulés, renvoie la somme économisée.

Chapitre 3 Les régimes de fonctionnement de quelques circuits linéaires

La charge électrique C6. La charge électrique

10 leçon 2. Leçon n 2 : Contact entre deux solides. Frottement de glissement. Exemples. (PC ou 1 er CU)

Défi 1 Qu est-ce que l électricité statique?

Mesure de Salinité Réalisation d'un conductimètre

M HAMED EL GADDAB & MONGI SLIM

L ÉLECTROCUTION Intensité Durée Perception des effets 0,5 à 1 ma. Seuil de perception suivant l'état de la peau 8 ma

F = B * I * L. Force en Newtons Induction magnétique en teslas Intensité dans le conducteur en ampères Longueur du conducteur en mètres

TP 3 diffusion à travers une membrane

Cours 9. Régimes du transistor MOS

Réseau électrique. Le transport de l énergie électrique depuis la centrale électrique jusqu à la maison de Monsieur Toulemonde

Oscilloscope actif de précision CONCEPT 4000M

7200S FRA. Contacteur Statique. Manuel Utilisateur. Contrôle 2 phases

SYSTEME DE PARTICULES. DYNAMIQUE DU SOLIDE (suite) Table des matières

TP 7 : oscillateur de torsion

GUIDE D'INSTALLATION Lave-Vaisselle

enquête pour les fautes sur le fond, ce qui est graves pour une encyclopédie.

Electrocinétique Livret élève

BORNE DE RECHARGE SUPERVISION GESTION D ENERGIE DIVA BORNE DE VOIRIE NOTICE D INSTALLATION

GUIDE D'INSTALLATION. Lave-Vaisselle

INSTRUCTIONS D INSTALLATION MODÈLE

LES APPAREILS A DEVIATION EN COURANT CONTINU ( LES APPREILS MAGNETOELECTRIQUES)

Électricité. 1 Interaction électrique et modèle de l atome

Chapitre 5. Le ressort. F ext. F ressort

Plan du chapitre «Milieux diélectriques»

Qualité du logiciel: Méthodes de test

Resolution limit in community detection

Atelier B : Maintivannes

Continuité et dérivabilité d une fonction

Rank Xerox (UK) Business Services

!!! atome = électriquement neutre. Science et technologie de l'environnement CHAPITRE 5 ÉLECTRICITÉ ET MAGNÉTISME

Enoncé et corrigé du brevet des collèges dans les académies d Aix- Marseille, Montpellier, Nice Corse et Toulouse en Énoncé.

FONCTIONS DE PLUSIEURS VARIABLES (Outils Mathématiques 4)

Transcription:

Faculté Saint-Jean Hiver 2016 PHYSQ 126 LEC B1 : Fluides, champs et radiation Examen partiel 2 Nom SOLUTIONS Numéro d étudiant.e Professeur Marc de Montigny Date Jeudi 10 mars 2016, de 8h30 à 9h50 Lieu local 366 Instructions Ce cahier contient 8 pages, incluant deux pages pour vos calculs. Écrivez-y vos réponses. L examen contient 20 points et vaut 20% de la note finale du cours. L examen contient 7 questions. Vous pouvez obtenir une partie des points même si votre réponse finale est erronée. Cet examen est à livre fermé. Vous pouvez utiliser l aide-mémoire (une feuille recto-verso) que vous aurez complété. Vous perdrez 4/20 si vous y avez inclus des solutions ou si vous ne retournez pas l aidemémoire avec l examen. Matériel permis: aide-mémoire, crayons, calculatrices. Tout autre appareil électronique ou moyen de communication est interdit. Mettez vos téléphones cellulaires hors circuit. Si quelque chose n est pas clair, n hésitez pas à me le demander!

Question 1. Charge électrique [2.0 points] A. Expliquez brièvement le phénomène physique de la démonstration faite pendant l examen. B. Les figures ci-dessous illustrent une tige chargée positivement que l on approche (Figure 1) de deux sphères conductrices identiques initialement neutres. Ensuite, tout en laissant la tige proche de A, on sépare les deux sphères (Figure 2). Finalement, on enlève la tige (Figure 3). Indiquez si chaque sphère, A et B, aura une charge finale positive, négative ou nulle. Figure 1 Figure 2 Figure 3 A. La tige chargée sépare les charges de même signe et attire les charges de signe opposé. Comme ces dernières sont plus proches, le filet d eau est attiré par la tige. B. Par induction les vont à gauche et les + à droite, une fois A et B séparées, même si on enlève la tige positive, A aura une charge négative et B aura une charge positive. 2

Question 2. Force, champ et potentiel électriques [3.0 points] Une petite balle de masse 2.00 g est suspendue à une corde de longueur égale à 20.0 cm. On place le tout entre deux plaques conductrices branchées à une fém 250 V et séparées de 25.0 cm. La balle est alors en équilibre lorsque la corde fait un angle de 15.0º avec la verticale. A. Quelles sont la grandeur et la direction du champ électrique E créé par les plaques chargées? B. Quel est le signe de la charge sur la balle? C. Quelle est la grandeur de la charge sur la balle? A. La plaque de gauche est positive et E pointe vers la droite. Comme E = V d = 250 0.25, on a E = 103 V/m B. Comme E est vers la droite et que F E est vers la droite, la charge est positive. C. On applique la deuxième loi de Newton avec a = 0, et les trois forces mg (vers le bas), T (parallèle à la corde vers le haut) et F E (vers la droite), ce qui donne! F x = qe " T sin! = 0 et! F y = T cos! " mg = 0. En éliminant T, on trouve tan! = qe mg mgtan! et q = = (0.002)gtan15 = 5.25 µc E 10 3 3

Question 3. Surfaces équipotentielles [3.0 points] La figure ci-dessous illustre les surfaces équipotentielles entre deux conducteurs sphériques, avec la valeur du potentiel indiquée pour chacune. A. Indiquez le signe de la charge sur chaque sphère. B. Quelle est la direction du champ E au point F? C. Le champ E est-il plus intense entre les points A et B, ou entre les points D et E? D. Dessinez cinq (5) lignes de champ électrique sur la figure. E. Un proton (charge 1.60!10 "19 C, masse 1.67!10 "27 C ) est lâché du repos au point A. Quelle sera sa vitesse, un fois rendu à l équipotentielle du point G? Réponses : A. Gauche +, droite B. Vers la droite un peu vers le bas, car E pointe les V décroissant perpendiculairement à la surface équipotentielle. Voir flèche verte ci-dessous. C. Entre D et E, car ces lignes sont plus rapprochées. D. Courbes en rouge, figure ci-dessous E. 1 2 mv2 = q!v donne v = 2q!V m ( ) 320 ( ) #19 2 1.6 "10 = = 2.48!10 5 m/s. 1.67 "10 #27 4

Question 4. Résistances et loi d Ohm [2.0 points] Pour déterminer si un matériau est ohmique ou non, un groupe d étudiants mesure le courant I produit en appliquant des différences de potentiel V. Le groupe obtient le tableau de données ci-dessous : V (volts) I (ma) 1.00 1.33 1.50 2.00 2.00 2.65 2.50 3.33 3.50 4.67 4.50 6.00 5.00 6.67 Le matériau est-il ohmique? Si oui, quelle est la valeur R de sa résistance? (Si vous le voulez, vous pouvez utiliser le papier graphique.) Solution Le matériau est ohmique car la relation entre V et I est linéaire. Le graphique de V (en V) en fonction de I (en ma) a une pente R = V/I d environ 0.749 V/mA = 750 V/A = 750 ohms Question 5. Circuits électriques [3.0 points] Pour le circuit illustré à droite, énoncez trois équations provenant des lois de Kirchhoff sans les résoudre. Vos équations devraient être exprimées en termes des courants i 1, i 2, ou i 3 illustrés. Trois parmi les quatre équations suivantes... Noeud : i 1! i 2 + i 3 = 0 Maille de gauche : 6!12i 1! 8i 2 + 4 = 0 Maille de droite : 2! 6i 3! 8i 2 + 4 = 0 Maille périphérique : 6!12i 1 + 6i 3! 2 = 0 5

Question 6. Combinaison de condensateurs [4.0 points] Quatre condensateurs sont branchés tel qu illustré à la figure de droite. A. Quelle est la capacité équivalente de ce circuit? B. Quelle est la charge aux bornes de chaque condensateur? A. ( 2!1 + 4!1 )!1 + ( 3!1 + 6!1 )!1 = 3.33 µf B. Q totale = C eq V = ( 3.33!10 "6 )( 90) = 3.0!10 "4 C et la branche inférieure. Pour la branche supérieure on a C sup = ( 2!1 + 4!1 )!1 =4/3 = 1.33 µf et pour la branche inférieure, on a C inf = ( 3!1 + 6!1 )!1 = 2 µf. Les deux branches étant divisé entre la branche supérieure en parallèle, on a V sup = V inf, Q sup C sup = Q inf C inf. Il faut donc résoudre les deux équations C inf Q sup = C sup Q inf et Q tot = Q sup + Q inf = 300 µc, ce qui donne Q sup = 120 µc et Q inf = 180 µc. Comme des condensateurs en série ont des charges égales, on a Q 2µF = Q 4µF = 120 µc et Q 3µF = Q 6µF = 180 µc. 6

Question 7. Circuits RC [3.0 points] Une pile de 20.0 V est branchée en série avec un interrupteur, un condensateur de 8.00 µf et une résistance de 6.00 kω. On ferme l interrupteur à t = 0 s. A. Quelle est la constante de temps τ de ce circuit? B. Quelle sera la charge sur le condensateur après 20.0 ms? C. Pour quelle valeur du temps t la charge du condensateur vaudra-t-elle 90% de sa valeur maximale? A.! = RC = 6!10 3 B. q t ( ) = C! qmax ( )( 8!10 "6 ) = 48.0 ms " "!t %%! 1! exp # #! & ' & ' donne 8!10"6 20 % # # ( ) 1" exp "20 && % 48 ' ( ' ( = 54.5 µc " C. On cherche t tel que 1! exp!t % " # 48& ' = 0.90, ce qui donne exp!t % # 48& ' = 1! 0.90 = 0.10 et t =!48ln0.10 = 111 ms Bonne chance! Page blanche pour vos calculs 7