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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Chapitre 21
Activité 2 - Activité d'exploration
Capacité d'un condensateur
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Objectifs : Relier l'intensité d'un courant au débit de charges.
Illustrer l'effet de la géométrie sur la capacité.
Illustrer l'effet de la géométrie sur la capacité.
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Problématique de l'activité
Les condensateurs ont de nombreuses applications, que ce soit dans les ordinateurs, les télévisions ou les téléphones portables. Ils se caractérisent par leur capacité, exprimée en farad (F).
À quoi correspond la capacité d'un condensateur ?
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Doc. 1Définition de la capacité \boldsymbol{C}
Un condensateur initialement déchargé est branché à un générateur de courant continu d'intensité constante I = 0{,}50 A. La charge Q est :
Q=I · \Delta t
Q : charge du condensateur (C)
I : intensité traversant le condensateur (A)
Δt : durée de charge (s)
I : intensité traversant le condensateur (A)
Δt : durée de charge (s)
Durant la charge, on mesure la tension u_{\mathrm{C}} aux bornes du condensateur.
Q et u_{\mathrm{C}} sont proportionnelles, selon :
| \boldsymbol{u}_{\mathbf{C}} (V) | 0{,}1 | 0{,}5 | 1{,}0 | 2{,}0 | 3{,}0 | 4{,}0 | 5{,}0 |
| \boldsymbol{t} (ms) | 0{,}35 | 1{,}82 | 3{,}61 | 7{,}18 | 10{,}80 | 14{,}32 | 18{,}09 |
Q et u_{\mathrm{C}} sont proportionnelles, selon :
Q=C · u_{\mathrm{C}}
C : capacité du condensateur (F)
u_{\mathrm{C}} : tension aux bornes du condensateur (V)
u_{\mathrm{C}} : tension aux bornes du condensateur (V)
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Doc. 2Condensateur « fait maison »
Il est possible de fabriquer soi-même un condensateur.
Pour cela, il faut découper deux feuilles d'aluminium au format A4, les introduire dans des pochettes plastiques, les connecter à l'aide de pinces crocodiles et les positionner l'une sur l'autre.
Pour cela, il faut découper deux feuilles d'aluminium au format A4, les introduire dans des pochettes plastiques, les connecter à l'aide de pinces crocodiles et les positionner l'une sur l'autre.
Le zoom est accessible dans la version Premium.
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Doc. 3Influence du milieu entre les plaques
On mesure la capacité C pour différents matériaux compris entre des armatures de surface S = 10 cm2, distantes d'une longueur e = 1{,}0 cm.
| Matériau | Vide | Téflon | Polypropylène | Verre | Eau |
| Capacité \boldsymbol{C} (pF) | 0{,}35 | 1{,}82 | 3{,}61 | 7{,}18 | 10{,}80 |
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Doc. 4Influence de \boldsymbol{e} et \boldsymbol{S} sur la capacité
Le zoom est accessible dans la version Premium.
Pour une surface des armatures S = 10 cm2
| \boldsymbol{e} (cm) | 0{,}1 | 0{,}2 | 0{,}5 | 1{,}0 | 5{,}0 |
| \boldsymbol{C} (pF) | 8{,}8 | 4{,}4 | 1{,}8 | 0{,}9 | 0{,}3 |
Pour une distance entre armatures e = 1 cm :
| \boldsymbol{S} (cm2) | 1 | 5 | 10 | 40 | 100 |
| \boldsymbol{C} (pF) | 0{,}09 | 0{,}4 | 0{,}9 | 3{,}5 | 8{,}9 |
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Manipulez un condensateur virtuel en .
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Questions
Compétence(s)
VAL : Exploiter un ensemble de mesures
1. À l'aide des données fournies dans le doc. 1, déterminer la valeur de la capacité C.
2. À partir des doc. 3 et 4, étudier la relation entre les caractéristiques géométriques du condensateur et sa capacité. Repérer notamment les relations de proportionnalité.
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Synthèse de l'activité
Proposer des modifications du condensateur du doc. 2 pour augmenter sa capacité C.
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j'ai une idée !
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YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah