Lycée Hédi ChakerSfax

Devoir de contrôle N°2Mars 2011

Section : SCIENCE DE L’INFORMATIQUE Durée : 2 Heures

Prof : Abdmouleh- Nabil SCIENCES PHYSIQUES

L’épreuve comporteun exercice de chimie etdeux exercices de physiquerépartis surcinq pagesnumérotées de1/5 à5/ 5 .Chimie : - Pile électrochimique. Physique : - Oscillations électrique forcées-Entretien des oscillations.forcées (RLC). .

CHIMIE (5 points)

L’équation chimique associée à une pile électrochimique( ð) est :

ð‚ ð® + ð™ ð§ ðŸ + ð‚ ð® ðŸ + + ð™ ð§

Pour cette pile on a : ð™ ð§ ðŸ + = ðŸŽ, ðŸ ð¦ ð¨ ð¥ − ðŸ ð‹ et ð‚ ð® ðŸ += ðŸŽ, 📠ð¦ ð¨ ð¥ . ð‹

− ðŸ

1°/ Représenter avec toutes les indications utiles la pile( ð) par un schéma.2°/ Donner le symbole de la pile étudiée.3°/ Ecrire les couples redox qui ont servi pour la réalisation de la pile( ð) . En déduire son nom.4°/ Une mesure de la f.é.m. ð„ de la pile ( ð) permet de déduire que la borne négative est laborne de droite.a°/ Préciser en justifiant la réponse, le signe de la f.é.m. ð„.b°/ Dans quelle demi-pile a-t-on la réduction ? En déduire le nom du métal déposé.5°/ On fait débiter la pile ( ð) dans un circuit extérieur formé par un résistor en série avec uninterrupteur K fermé.a°/ Ecrire l’équation chimique de la réaction qui se produit spontanément.b°/ Calculer la concentration des ions cuivre ð‚ ð® ðŸ + et celle des ions zinc ð™ ð§ ðŸ + quand lemétal déposé a une masse ð¦ = ðŸ , ðŸ 🕠ð . On suppose que les volumes des solutions dela pile ( ð) restent constants et égales à ðŸ 🎠🎠ð¦ ð‹

On donne : ðŒ ð‚ ð® = 🔠👠, 📠ð . ð¦ ð¨ ð¥ − ðŸ et ðŒ ð™ ð§ = 🔠📠, 💠ð . ð¦ ð¨ ð¥ − ðŸ

Page 1 sur 5

Physique (15,0 points)

Exercice N°1 (7,00 points)

Une branche électrique ð€ ðŒ , constituée par un conducteurohmique de résistanceð‘🎠= ðŸ– ðŸŽ Ω , un condensateur de capacitéð‚et une bobine d’inductance ð‹et de résistance interne ð«, estalimentée comme le montre lafigure-1- par un dipôle générateurbasse fréquence délivrant une tension sinusoïdaleð® ð = ð” ð¦ ðš ð± ð¬ ð¢ ð§ ðŸ ðš· ð ð , de fréquence ð réglable etd’amplitudeð” ð¦ ðš ð± maintenue constante.On relie les points ðŒ, ð et ð€ respectivement à la masse, à lavoie-1- et à la voie-2- d’un oscilloscope et on règle la fréquenceðdu générateur à la valeur ððŸ . En régime permanent, l’intensitédu courant circulant dans le circuit s’écrit Figure-1-ð¢ ð = ðˆ ð¦ ðš ð± ð¬ ð¢ ð§

(ðŸ ðš· ð ðŸ ð+ ð›— ð¢)

Sur l’écran de l’oscilloscope, on observe les tensionsT1 et T2 qu’on représente sur lafigure-2-

T 2

T 1

Sensibilité horizontaleSensibilités verticales :

: ðŸ ð¦ ð¬ /ðŸ ð• ð¨ ð¥ ð /

ðœ ðš ð« ð« ðž ðš ð® ðœ ðš ð« ð« ðž ðš ð®

Figure-2-

1°/a°/ Montrer que T

1 représente la tension ð’– ð‘© ð‘´ . En déduire la nature inductif ou capacitifdu circuit ð‘ ð‹ ð‚ série étudié.b°/ Déterminer ððŸ , ð” ð¦ ðš ð± , ð›—ð¢ et ðˆð¦ ðš ð± . En déduire la valeur de l’impédanceð™ðŸ de la brancheélectrique ð€ ðŒ .

Page 2 sur 5

2°/ Calculer la puissance électrique moyenne reçue par le circuit RLC série.3°/ L’équation différentielle régissant les oscillations du couranti s’écritð‹ ð ð¢ (

ð ð ð)

+ ð‘ 🎠+ ð« ð¢ ð + ðŸ ð‚ ð¢ ð ð ð = ð®( ð)

a°/ Compléter le tableau du document-1- de la page 5/5 .b°/ Sur le document-2- de la page 5/5, on donne à l’échelle la représentation graphiquedes vecteurs de Fresnel ðŽ ð€ et ðŽ ð‚ correspondant respectivement aux termesðŸ ð‚ ð¢ ð ð ð et ð’–( ð’•) . Compléter le document-2- en représentant les vecteurs deFresnel des autres termes de l’équation différentielle ci-dessus.c°/ En se servant de la construction de Fresnel, déterminer ð‚, ð‹ et ð«. En déduire lavaleur de la fréquence propre ð ðŸŽ.4°/ On fait varier la fréquence ð du ð† ð ð… et pour une fréquence ððŸ , l’impédanceð™ de labranche électrique ð€ ðŒ passe par un minimum.a°/ Montrer que la fréquence ð ðŸ correspond à un état de résonance d’intensité de la.branche électrique ð€ ðŒ b°/ En déduire la valeur de ð™et celle de ððŸ .

Exercice N°2 (8,00 points)

Un condensateur de capacitéð‚ initialement chargé à l’aide d’un générateur idéal de tension def.é.m. ð„= ðŸ 🎠ð• Partie (A)

, est branché entre les bornes d’une bobine (B).

On suppose que la bobine (B) est idéale d’inductance1°/

ð‹.

a°/ Etablir l’équation différentielle régissant les oscillations de la charge ðª ducondensateur au cours du temps.

b°/ En régime permanent, la solution de l’équation différentielle ci-dessus s’écritðª ð

de ð‚=et

ð ð¦ ðš ð± .ð‹

ð¬ ð¢ ð§ (

ð›šðŸŽð+ ð›—) . Etablir l’expression de la pulsation propreð›šðŸŽ en fonction

2°/ Un système d’acquisition approprié, donne la courbe dudocument-3- de la page 5/5 dereprésentant la variation au cours du temps de l’énergie électrostatiquele condensateur.

ð„ðžemmagasiné par

a°/ Déterminer l’énergie électrostatique maximale ð„ðž ð¦ ðš ð± emmagasinée par lecondensateur et la période propre ð“🎠du circuit ð‹ ð‚ étudié. En déduire la valeur de ð‚

et celle deð‹.

b°/ Représenter sur le document-3- de la page 5/5 , l’allure de la variation au cours dutemps de l’énergie magnétique ð„ð‹.

Partie (B)

En réalité, la bobine (B) présente une résistance interne r. Pour entretenir les oscillationsélectriques amorties, on réalise le montage de lafigure-3- . L’amplificateur opérationnel estsupposé idéal et le condensateur a une capacitéð‚= ðŸ 🔠ðŸŽ

🎵 ð…

Page 3 sur 5