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Condensateur

Posté par
kamikaz 31-10-20 à 16:51

Bonjour ,

Merci d'avance.

Un professeur de Physique chimie organise à l'endroit de ses élèves une séance de travaux pratiques pour comprendre le fonctionnement d'un condensateur dans un circuit électrique.

Vous réalisez le montage ci-dessous.

Condensateur

Tu es solliciter pour expliquer le fonctionnement du condensateur.

1) Expliquer ce qui  se passe aux bornes du condensateur lorsque l'interrupteur K  est fermé .

2) Déterminer :

2-1) L'intensité du courant qui a traversé le circuit électrique ;

2-2) La tension aux bornes du condensateur ;

2-3) La tension aux bornes du conducteur ohmique ;

2-4) La tension aux bornes du générateur.

3) Déterminer lorsque le condensateur est totalement chargé :

3-1) L'intensité du courant ;

3-2) La tension aux bornes du condensateur ;

3-3) La tension aux bornes du conducteur ohmique ;

3-4) La tension aux bornes du générateur.

4) Calculer l'énergie emmagasinée dans le condensateur.

Réponses

1) Lorsque l'interrupteur K est fermé , il y a du courant aux bornes du condensateur.

Je n'arrive pas à faire les autres questions..

Posté par
kamikazre : Condensateur 31-10-20 à 19:38

Posté par
kamikazre : Condensateur 01-11-20 à 09:28

Bonjour ,

Posté par
gts2re : Condensateur 01-11-20 à 09:45

Bonjour,

Personne ne répond parce que cela est du cours. Voir la fiche Condensateurs et dipôles RC

Par contre, c'est du cours de terminale et vous indiquez première ?

Posté par
kamikazre : Condensateur 01-11-20 à 10:10

Pourtant je travaille dans un document de 1ere , je comprends pourquoi je n'arrivais pas à faire la moindre des choses..

Je vais lire la fiche et proposer quelque chose

Posté par
gts2re : Condensateur 01-11-20 à 10:27

L'étude du dipôle RC c'est dans l'ancien programme de première S (il y a donc seulement un an), donc bien faire attention à la date.
Il n'est pas utile de faire quelque chose hors programme.

Posté par
kamikazre : Condensateur 01-11-20 à 13:06

Oui , mais le prof à demander à ce qu'on le fasse..

Posté par
gbm Webmasterre : Condensateur 01-11-20 à 13:31

Bonjour à vous deux,

kamikaz @ 01-11-2020 à 13:06

Oui , mais le prof à demander à ce qu'on le fasse..

Dans ce cas, tu prends tout le temps nécessaire pour étudier attentivement la fiche rappelée par gts2 puis tu reviendras faire l'exercice quand tu seras à l'aise avec les notions du cours.

On ne se lance pas dans un exercice sans avoir fait le cours.

Posté par
kamikazre : Condensateur 01-11-20 à 14:03

Oui , c'est ce que je disais dans mon poste 10h10..

Posté par
gbm Webmasterre : Condensateur 01-11-20 à 14:16

Nous sommes donc d'accord

Bon dimanche

Posté par
kamikazre : Condensateur 01-11-20 à 17:00

Propositions

1) Lorsque l'interrupteur K est fermé , il y a du courant aux bornes du condensateur.

2-1) On sait que l'intensité I=\dfrac{E}{R'}×e^{\dfrac{-t}{R'C}}

Avec R' = R +r (la somme des résistances).

t : la durée

E : la force électromotrice du générateur.

Or t'=R'C

D'où I=\dfrac{E}{R+r}×e^{\dfrac{-(R+r)×C}{(R+r)×C}}

\boxed{I=\dfrac{E}{R+r}×e^{-1}}

Application numérique :

E= 15 V , R'= 15000 +1000 = 2500 Ω

C=1000μF = 1000.10-6 F

Donc I =\dfrac{15}{2500}×e^{-1}

I= 2,21 .10^{-3} A

2-2) On a la tension U_{1}=\dfrac{q}{C} or I=\dfrac{q}{t} d'où la charge q=I×t t=R×C

Donc U_{1}=\dfrac{I×RC}{RC}=I

U_{1}=2,21.10^{-3} V

2-3) D'après la loi d'Ohm , U_{2}= RI

U_{2}=15 .10^{3}×2,21.10^{-3}=33,11 V

U_{2}= 33 V

2-4) U=E-(R+r) I (r : la résistance interne du générateur)

Application numérique :

U=15-(1500+1000)×2,21.10^{-3}=9,475 V

U=9,48 V

3-1) Soit I' l'intensité du courant lorsque le condensateur est totalement chargé.

I'= 0 V

3-2) Soit U'1 la tension aux bornes du  conducteur ohmique lorsque le condensateur est chargé.

U'_{1}= U_{1} =2,21.10^{-3} V

U'_{1}=2,21.10^{-3} V

3-3) Soit U'2 la tension aux bornes du conducteur ohmique.

U'_{2}=U_{2}= 33 V

3-4) Soit U' la tension aux bornes du générateur lorsque le condensateur est totalement chargé.

U'=U=9,48 V

4) On sait que l'énergie emmangasinée E=\dfrac{1}{2}×q×U

E=\dfrac{1}{2}×I×t×U or t= R× C , d'où E=\dfrac{1}{2}×I×R×C×U

E=\dfrac{1}{2}×2,21.10^{-3}×15.10^{3}×1000.10^{-6}×2,21.10^{-3}=3,66.10^{-5} J

E= 3,66.10^{-5} J

Posté par
kamikazre : Condensateur 03-11-20 à 08:07

Bonjour ,

Alors c'est bon ?

Posté par
gts2re : Condensateur 03-11-20 à 09:08

Bonjour,

1) ce qui est aux bornes d'un dipôle est une tension. Donc que fait la tension ?
2-1) la question est bizarre "a traversé" : je ne sais pas répondre ? t est l'instant. Pourquoi prenez-vous t=R'C ? Dans votre AN, vous avez oublié un 0 au dénominateur.
2-2) i n'est pas égal à q/C, mais ce n'est pas vraiment de votre faute, et de nouveau pourquoi t=R'C. U1=I n'est pas homogène, donc on est sûr que c'est faux.
2-3) J'ai vraiment du mal avec le texte, tel quel je ne peux répondre. Vous êtes sûr de votre texte ? Sinon OK avec U=RI. mais votre résultat numérique est obligatoirement faux U>E ! (cf. 2-1)
2-4) toujours la même chose. Attention on vous demande la tension aux bornes du générateur, la résistance est donc ?
Je pense qu'il faut complètement reprendre la question 2 (mais cela va être plus simple !) en remplaçant qui "a traversé" par "traverse à l'instant t".
3-2) vous avez utilisé 2-3 qui est faux. Il faut faire plus simple, que valent les tensions aux bornes des résistances et donc que vaut U1 ?
3-3) Vous avez écrit en 2-3) U=RI qui est exact, ce qui donne quoi si I=0 ? En plus on ne sait pas d'où sort votre 33 V.
3-4) D'où sort ce 9,48 V ?
4) OK pour 1/2 qU mais comme q ne vaut pas It, tout la suite est inexacte.

Posté par
kamikazre : Condensateur 03-11-20 à 11:11

1) La tension diminue aux bornes du générateur..

Posté par
gts2re : Condensateur 03-11-20 à 11:13

Sauf qu'on vous demande la tension "aux bornes du condensateur"

Posté par
kamikazre : Condensateur 03-11-20 à 11:55

Elle augmente aux bornes du condensateur car le condensateur se charge.

Comment devrais je faire pour la question 2-1) ?

Posté par
gts2re : Condensateur 03-11-20 à 12:18

C'est bien cela.

Pour la question 2 de manière générale,  vous faites comme vous l'avez déjà fait mais en vous arrêtant à l'expression en fonction du temps. Donc pour 2-1, 2-3 et 2-4 c'est déjà fait.
Il n'y a que 2-2 à reprendre et je ferai bien la 2-2 après la 2-3 et 2-4.

Posté par
kamikazre : Condensateur 04-11-20 à 09:41

2-2) On a la tension U_{1}=\dfrac{q}{C} or I=\dfrac{q}{t} d'où la charge q=I×t

Donc U_{1}=\dfrac{I×t}{C}

Je m'arrête là ?

Posté par
gts2re : Condensateur 04-11-20 à 10:14

2-2) Non c'est inexact : i\neq \frac{q}{t} mais i=\frac{dq}{dt}, mais je ne suis pas sûr que cela soit au programme de première.

Si vous faites d'abord 2-3 (tension aux bornes de R) 2-4 (tension aux bornes du générateur), savez-vous comment trouver la tension aux bornes du condensateur ?

Vous êtes sûr du texte exact de la question 2 ?

Posté par
kamikazre : Condensateur 05-11-20 à 09:03

Citation :
savez-vous comment trouver la tension aux bornes du condensateur ?


Oui , on a la charge q= C × U ==> U = q/C.

Avec q : la charge et C : la capacité.

L'énoncé est exact..

Posté par
gts2re : Condensateur 05-11-20 à 09:16

Bonjour,

La question n'était pas "savez-vous comment trouver la tension aux bornes du condensateur ? " mais, reformulée, "connaissant la tension aux bornes de R et la tension aux bornes du générateur, savez-vous comment trouver la tension aux bornes du condensateur ?".

Autrement dit, connaissez-vous la loi des mailles ?

Ceci étant, je pense que vous n'êtes pas loin d'avoir des expressions exactes pour la question 2, mais avec deux problèmes :
- je ne suis pas sûr que ce soit ce qui est demandé, je n'ai toujours pas compris le texte : en français de physicien "qui a traversé" tout seul n'a pas de sens, ce qui aurait un sens serait "qui a traversé entre t=x et t=y".
- votre résultat, exact, pour la 2-1 n'est pas justifié, demande pour être justifié d'avoir d'abord fait les questions suivantes, et enfin la justification n'est pas au programme de première.

Si vous dites que vous avez bien recopié, pourriez-vous demander à votre prof, ce qu'il demande exactement dans la question 2 ?

Posté par
kamikazre : Condensateur 14-11-20 à 13:05

Bonjour , si je comprends bien , il impossible de trouver l'intensité ici ..

Posté par
gts2re : Condensateur 14-11-20 à 14:38

Bonjour,

Il est tout à fait possible de calculer i, vous l'avez donné correctement dans votre message du 01-11-20 à 17:00. Connaissant i, vous avez u(R)=Ri, u(générateur)=E-ri et u(C) par une loi de maille.

Le problème est que je ne suis pas sûr que cela soit la question : d'où mon "pourriez-vous demander à votre prof ..."

Posté par
kamikazre : Condensateur 14-11-20 à 15:41

Ce n'est pas le prof qui a posé cette question , c'est un exo de son document ... Je ne pense pas que ce soit lui même qui l'a édité.
Il a demandé qu'on le fasse..

Posté par
gts2re : Condensateur 14-11-20 à 15:50

On est d'accord, mais il doit avoir une idée de ce qui est demandé en 2 :
- à un instant quelconque t
- à t=\tau  comme vous l'aviez supposé
- courant moyen mais entre quels instants
- ...

Posté par
kamikazre : Condensateur 14-11-20 à 16:23

Je viens de lui demander , en attendant je crois que c'est à un instant t quelconque..

Posté par
kamikazre : Condensateur 15-11-20 à 15:37

Bonjour , je fais comment ?

Posté par
gts2re : Condensateur 15-11-20 à 16:09

Tant qu'on n'a pas la réponse je ne sais pas. Si c'est f(t), la réponse a été donnée le 14-11-20 à 14:38.

Posté par
kamikazre : Condensateur 15-11-20 à 16:27

Mais depuis hier il ne répond pas ..

Je crois que c'est f(t)..

Mais je ne comprends pas très bien , pourriez vous m'expliquer

Posté par
gts2re : Condensateur 15-11-20 à 16:53

2) Déterminer :

2-1) L'intensité du courant qui a traversé le circuit électrique ;
On admet (cela me pose pb car cela ne me parait pas être du programme de première)
cf. votre message du  01-11-20 à 17:00

2-2) La tension aux bornes du condensateur ; on fera plus tard (autre pb, l'ordre des questions)

2-3) La tension aux bornes du conducteur ohmique ;
u(R)=Ri : mon message du  14-11-20 à 14:38

2-4) La tension aux bornes du générateur.
u(générateur)=E-ri  : mon message du  14-11-20 à 14:38

et on termine en retournant à la question 2-2 par une loi des mailles puisqu'on connait toutes les tensions sauf celle-là : mon message du  14-11-20 à 14:38

Posté par
kamikazre : Condensateur 15-11-20 à 18:55

D'accord , qu'est ce que je dois corriger là ?

kamikaz @ 01-11-2020 à 17:00

Propositions

1) Lorsque l'interrupteur K est fermé , il y a du courant aux bornes du condensateur.

2-1) On sait que l'intensité I=\dfrac{E}{R'}×e^{\dfrac{-t}{R'C}}

Avec R' = R +r (la somme des résistances).

t : la durée

E : la force électromotrice du générateur.

Or t'=R'C

D'où I=\dfrac{E}{R+r}×e^{\dfrac{-(R+r)×C}{(R+r)×C}}

\boxed{I=\dfrac{E}{R+r}×e^{-1}}

Application numérique :

E= 15 V , R'= 15000 +1000 = 2500 Ω

C=1000μF = 1000.10-6 F

Donc I =\dfrac{15}{2500}×e^{-1}

I= 2,21 .10^{-3} A

2-2) On a la tension U_{1}=\dfrac{q}{C} or I=\dfrac{q}{t} d'où la charge q=I×t t=R×C

Donc U_{1}=\dfrac{I×RC}{RC}=I

U_{1}=2,21.10^{-3} V

2-3) D'après la loi d'Ohm , U_{2}= RI

U_{2}=15 .10^{3}×2,21.10^{-3}=33,11 V

U_{2}= 33 V

2-4) U=E-(R+r) I (r : la résistance interne du générateur)

Application numérique :

U=15-(1500+1000)×2,21.10^{-3}=9,475 V

U=9,48 V

3-1) Soit I' l'intensité du courant lorsque le condensateur est totalement chargé.

I'= 0 V

3-2) Soit U'1 la tension aux bornes du  conducteur ohmique lorsque le condensateur est chargé.

U'_{1}= U_{1} =2,21.10^{-3} V

U'_{1}=2,21.10^{-3} V

3-3) Soit U'2 la tension aux bornes du conducteur ohmique.

U'_{2}=U_{2}= 33 V

3-4) Soit U' la tension aux bornes du générateur lorsque le condensateur est totalement chargé.

U'=U=9,48 V

4) On sait que l'énergie emmangasinée E=\dfrac{1}{2}×q×U

E=\dfrac{1}{2}×I×t×U or t= R× C , d'où E=\dfrac{1}{2}×I×R×C×U

E=\dfrac{1}{2}×2,21.10^{-3}×15.10^{3}×1000.10^{-6}×2,21.10^{-3}=3,66.10^{-5} J

E= 3,66.10^{-5} J

Posté par
gts2re : Condensateur 15-11-20 à 19:36

Finalement, il fallait le courant à t=\tau. OK.
2.1) OK
2.2) Je dis pour la nième fois que I\neq q/t mais ne n'est pas votre faute, ce n'est pas du programme de première.
2.3) OK
2.4) On veut la tension aux bornes du générateur, R n'intervient pas ici.
3.1) l'intensité s'exprime en A.
3.2) U=RI si I=0 que vaut U ?
3.3) D'où sort ce 33 V ?
3.4) De nouveau si I=0, E-rI= ?
4) (n+1)ième fois q\neq I \times t, Vous devez avoir une autre relation.


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