Sujet bac physique

Disponible uniquement sur Etudier
  • Pages : 6 (1401 mots )
  • Téléchargement(s) : 0
  • Publié le : 31 décembre 2009
Lire le document complet
Aperçu du document
Antilles 2009 EXERCICE I. UN CYCLISTE ÉCOLOGISTE (6,5 points) http://labolycee.org

Partie A : étude de la pile saline utilisée par Philippe

1. Fonctionnement de la pile

1. Dans la pile saline utilisée par Philippe l’équation de la réaction se produisant à une des deux électrodes est : Zn = Zn2+ + 2 e–.
Cette électrode est-elle l’anode ou la cathode ? Justifier la réponse.

2. Lecouple mis en jeu à la seconde électrode est MnO2 / MnO2H.
Écrire l’équation de la réaction ayant lieu à cette électrode.

3. En déduire l’équation globale de fonctionnement de la pile.

2. Usure de la pile

1. Le constructeur de la pile indique la quantité maximale d’électricité que peut débiter la pile en ampère-heure : Qmax = 1,35 Ah. Donnée : 1 Ah correspond à 3,60 ( 103 C.
Sil’intensité I du courant débité par la pile de Philippe est égale à 90,0 mA, déterminer la durée maximale tmax de fonctionnement de la pile.

2. Déterminer la quantité d’électrons n(e–) mise en jeu pendant la durée tmax.
Donnée : constante de Faraday : F = 9,65 ( 104 C.mol-1.

3. En déduire la masse m de zinc consommée pendant cette même durée tmax.
Donnée : M(Zn) = 65,4 g.mol-1.

Partie B :tentative de remplacement des piles

Philippe étudie le problème et réunit les renseignements suivants :
- une dynamo (ou alternateur) est un générateur de tension alternative uniquement quand le vélo roule.
- un circuit électrique (qui ne sera pas étudié dans cet exercice) permet de transformer la tension alternative en tension continue.
- on peut stocker de l’énergie dans uncondensateur et ensuite utiliser cette énergie stockée pour faire briller une lampe.

La charge du condensateur se fait pendant que le vélo roule et ne pose pas de problème particulier.
Quand le vélo s’arrête, un circuit électronique permet de commencer la décharge du condensateur dans la lampe.
Première partie : étude expérimentale de la décharge d’un condensateur

Pour savoir si son idée estutilisable, Philippe décide de tester la décharge d’un condensateur de capacité C = 1,0 µF dans une lampe.

Remarque : on considère que la lampe à incandescence se comporte pratiquement comme un conducteur ohmique de résistance constante et de faible valeur (22 Ω) ; elle sera donc notée R dans la suite de l’exercice.

Le schéma du document 1 de l’annexe à rendre avec la copie représente unepartie du circuit utilisé par Philippe (celle qui correspond à la décharge du condensateur).

On n’étudiera pas la charge du condensateur et on considèrera qu’à l’instant t = 0, le condensateur est chargé de telle manière que uC(0) = 6,0 V.

1. Sur le document 1 de l’annexe à rendre avec la copie, représenter en convention récepteur la tension uR aux bornes du conducteur ohmique ainsi que latension uC aux bornes du condensateur.

2. Philippe souhaite tracer la courbe uC = f(t) grâce à un système informatisé (carte d’acquisition et logiciel adapté).
Sur le document 1 de l’annexe à rendre avec la copie, indiquer les branchements à réaliser pour enregistrer la courbe uC = f(t) sur la voie 0 de l’interface notée EA0.

3. Philippe utilise ensuite le logiciel pour calculer ettracer la courbe |i| = f(t). Les courbes obtenues sont données an annexe à rendre avec la copie (documents 2 et 3).

3.1. À partir du document 2 de l’annexe à rendre avec la copie, déterminer la valeur expérimentale de la constante de temps ( du circuit en faisant apparaître les tracés.

3.2. Valeur théorique de la constante de temps (

3.2.1. Énoncer la relation qui permet de calculer laconstante de temps ( de ce type de circuit.

3.2.2. Vérifier que ( est homogène à un temps grâce à une analyse dimensionnelle.

3.2.3. Calculer la valeur théorique de la constante de temps ( de ce circuit.

3.3. Est-ce que la valeur expérimentale de la constante de temps déterminée à la question 3.1. est en accord avec la valeur théorique trouvée à la question 3.2.3 ?

3.4. La...
tracking img