Transcript Devoir surveillé 01

Devoir surveillé 01 - bis
Physique-Chimie
Durée : 50 mn
Lycée Jean Perrin - Classe de TSI 1
I
DS de Physique-Chimie 01
Protection de composant
Afin de protéger des composants de surchauffe, on peut se servir d’un capteur de température efficace et peu coûteux : une
résistance. Certaines ont la propriété que leur valeur diminue avec la température R(T) = R0 (1 − αT) où R0 = 20, 0 Ω, T
est la température en Kelvin, et α une constante positive.
On modélise le composant dont on veut limiter le courant par une résistance de valeur Rc = 5, 0 Ω, et on réalise le circuit
suivant, contenant un générateur de courant de valeur I = 1,25 A = cte :
I
I2
I1
RC
R(T)
Le capteur est accolé au composant de sorte à changer sa valeur de résistance en fonction de la température.
1. Au vu de l’expression de la résistance, quelle doit être la dimension de α ? Quelle est la température limite de
fonctionnement de la résistance, en fonction de α ?
2. Expliquer qualitativement le fonctionnement du circuit en fonction de la température.
3. Quelle configuration reconnait-on dans ce circuit ? Donner par conséquent l’expression des courants I1 et I2 sans
démonstration.
4. On peut mettre la fonction I1 sous la forme
1 − αT
I
1 − αT + A
Donner l’expression de A, et tracer l’allure de I1 en fonction de la température.
I1 =
I
5. Montrer que l’expression de α telle que le courant dans le composant fragile soit égal à quand la température vaut
2
Tlim = 500°C est
1−A
α=
Tlim
et donner la valeur numérique.
6. Exprimer la tension aux bornes du générateur de courant en fonction de R(T), RC et I.
7. Bonus : Si le générateur de courant avait été remplacé par un générateur de tension, I1 aurait-il varié en fonction de
la température ? Et I ? Justifier.
II
Point de fonctionnement d’un circuit
On rappelle l’allure de la caractéristique d’une diode :
I(A)
0
U(V)
Vs =0.4 V
On relie cette diode à un générateur de tension et on cherche à connaître le point de fonctionnement du circuit.
1. Concrètement, que conclure de la diode , au vu de la caractéristique, pour des tensions négatives ?
2. (a) Donner le modèle, dit de Thévenin, du générateur de tension réel.
(b) Exprimer alors la tension en fonction du courant débité par le générateur.
(c) Superposer à la caractéristique de la diode celle du générateur de tension, et en déduire le point de fonctionnement. On discutera selon la valeur de la tension à vide E0 du générateur.
1
E. VAN BRACKEL