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Cours :
 
Activités expérimentales
Fiches méthodes
Puissances de
10, notation scientifique
 
Unités légales
du système international / conversion
Méthode de
résolution d’exercices
Résoudre une
équation à une inconnue
Programme officiel
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Notions et contenus
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Capacités exigibles
Activités
expérimentales support de la formation
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Cette partie
s’intéresse au comportement capacitif de certains dipôles et étudie le
circuit RC comme modèle de ce comportement. Elle permet d’introduire les
notions de régime transitoire, de régime stationnaire et de temps
caractéristique, et de modéliser un phénomène par une équation
différentielle. Les capteurs sont présents dans de nombreux secteurs :
dans le domaine de l’électronique, les MEMS (systèmes
micro-électromécaniques) dont certains sont de type capacitif comme les
capteurs d’accélération, dans la technologie des écrans tactiles, dans
des dispositifs permettant de contrôler et de réguler les consommations
d’énergie, dans le domaine de l’agroalimentaire ou de la chimie avec par
exemple des capteurs de proximité (contrôle du remplissage de cuves), dans
les objets dits « connectés » où ils sont associés à d'autres capteurs.
En biologie, ce modèle permet de rendre compte, par analogie, du
comportement de systèmes complexes. La mise en œuvre expérimentale de
cette partie du programme est l’occasion d’utiliser des multimètres, des
microcontrôleurs associés à des capteurs, des cartes d’acquisition, des
oscilloscopes, etc. Notions abordées en classe de première (enseignement
de spécialité) : Lien entre intensité d’un courant continu et débit de
charges, modèle d’une source réelle de tension continue, puissance,
énergie, bilan de puissance dans un circuit, effet Joule, rendement d’un
convertisseur.
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Intensité d’un courant électrique en régime
variable.
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Relier l’intensité d’un courant électrique au débit
de charges.
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Comportement capacitif.
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Identifier des situations variées où il y a
accumulation de charges de signes opposés sur des surfaces en regard.
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Modèle du condensateur. Relation entre charge et
tension ; capacité d’un condensateur..
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Citer des ordres de grandeur de valeurs de
capacités usuelles. Identifier et tester le comportement capacitif d'un
dipôle. Illustrer qualitativement, par exemple à l'aide d'un
microcontrôleur, d’un multimètre ou d'une carte d'acquisition, l'effet de
la géométrie d'un condensateur sur la valeur de sa capacité
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Modèle du circuit RC série : charge d’un
condensateur par une source idéale de tension, décharge d’un condensateur,
temps caractéristique.
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Établir et résoudre l'équation différentielle
vérifiée par la tension aux bornes d’un condensateur dans le cas de sa
charge par une source idéale de tension et dans le cas de sa décharge.
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Capteurs capacitifs.
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Expliquer le principe de fonctionnement de quelques
capteurs capacitifs. Étudier la réponse d’un dispositif modélisé par un
dipôle RC. Déterminer le temps caractéristique d'un dipôle RC à l’aide d’un
microcontrôleur, d’une carte d’acquisition ou d’un oscilloscope. Capacité
mathématique : Résoudre une équation différentielle linéaire du premier
ordre à coefficients constants avec un second membre constant.
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1 Étude de la
décharge d'un condensateur (Bac 2001)
2 Sonde
thermique(Bac Antilles 2005)
3 Le condensateur
dans tous ses états(Polynésie 2003)
4.
Le défibrillateur cardiaque (bac Antilles 2003)
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Charge
et décharge d’un condensateur
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Equation
différentielle de la charge d’un condensateur
Comment retrouver l’unité de la constante
de temps τ ?
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