Le flash électronique : concours manipulateur radio Tours 2010. En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptées à vos centres d’intérêts.

. .

. .

Le flash électronique d’un appareil photo utilise un tube à décharge contenant de la vapeur de xénon. Le gaz va s’ioniser sous l’action d’une très haute tension et on pourra obtenir un éclair lumineux. Pour stocker l’énergie nécessaire E0=10 J, on utilise un condensateur de capacité C = 400 µF. Etude du condensateur : Pour vérifier la valeur de la capacité du condensateur, on réalise le circuit suivant utilisant un générateur de force électromotrice E1 = 3,0 V et une résistance R = 1,00 kiloohm. A un instant de date t=0, on ferme le circuit. Un dispositif d’acquisition non représenté permet d’obtenir la courbe suivante donnant la tension uC en fonction du temps lorsqu’on charge le condensateur. La tangente à l’origine est également tracée. Document 2. On appelle uR la tension aux bornes de la résistance. Donner la relation entre uR et i puis entre i et uC. uR = R i ; q = C uC et i = dq/dt = CduC/dt. Quelle relation y a-t-il entre E1, uR et uC ? Additivité des tensions : E1 = uR + uC. Etablir l’équation différentielle vérifiée par uC. E1 = R i + uC ; E1 = RCduC/dt + uC (1). Montrer que la fonction uC = E1(1-exp(-t/t)) est solution de l’équation différentielle et déduire l’expression de t en fonction de R et C. duC/dt = E1 / t exp(-t/t) repport dans (1) : E1 = RC E1 / t exp(-t/t)+ E1- E1exp(-t/t). Cette égalité est vérifiée quel que soit le temps si : t = RC. Par lecture graphique, déterminer la valeur de t. Déduire la valeur de C. Cette valeur est-elle en accord avec les données ? C = t / R =0,4 / 1000 = 4 10-4 F = 4 102 µF. ( accord avec la valeur donnée) Calculer l’énergie E emmagasinée par le condensateur lorsque celui-ci est chargé. Cette énergie est-elle suffisante pour faire fonctionner le flash ? E = ½CE12 = 0,5 *4 10-4 * 32 =1,8 10-3 J. Cette valeur est bien inférieure à 10 J ; le flash ne fonctionne pas. Condensateur et tube à décharge : Dans le circuit électronique de l’appareil photo, un dispositif élévateur de tension permet de charger le condensateur sous une tension E2 = 300 V à travers une résistance R = 1,00 kW. En ce qui concerne la charge du condensateur, le montage peut être schématisé comme dans l’étude précédente. La valeur de t est-elle modifiée ? Que faudrait-il modifier sur le document 2 pour que la courbe représente la variation de uC lors de la charge du condensateur ? La constante de temps ne dépend que de R et C : elle n'est donc pas modifiée. Il faudrait modifier l'échelle sur l'axe vertical ( remplacer 3,0 par 300 V ). Calculer l’énergie E emmagasinée par le condensateur lorsque celui-ci est chargé. Cette énergie est-elle suffisante pour faire fonctionner le flash ? E = ½CE22 = 0,5 *4 10-4 * 3002 =18  J. Cette valeur est supérieure à 10 J ; le flash  fonctionne. Lorsque le condensateur se décharge à travers le tube à décharge, le circuit peut être modélisé ainsi : Toute l’énergie fournie par le condensateur est utilisée dans le tube. La tension aux bornes du condensateur diminue à partir de 300 V. Quel est le signe de i ? Justifier. Lors de la décharge complète les armatures du condensateur redeviennent identiques. Les électrons se déplacent en sens contraire par rapport à la charge. L'intensité du courant de décharge est de sens contraire au courant de charge. Un dispositif électronique permet de stopper la décharge lorsque la tension aux bornes du condensateur vaut 150 V. Quelle est l’énergie encore emmagasinée dans le condensateur ? Quelle est l’énergie reçue par le tube ? Energie encore stockée dans le condensateur : ½*4 10-4 * 1502 = 4,5 J. Energie reçue par le tube : 18-4,5 = 13,5 J. Déterminer la durée nécessaire à la charge pour que la tension aux bornes du condensateur passe de la valeur 150 V à 295 V ? Expliquer votre démarche.

menu