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 première :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.
Notions et contenus | Capacités exigibles Activités expérimentales support de la formation |
Savoirs :en régime variable.Intensité d’un courant électrique | Savoir-faireRelier l’intensité d’un courant électrique au débit de charges. |
Savoirs :Comportement capacitif. | Savoir-faireIdentifier des situations variées où il y a accumulation de
charges de signes opposés sur des surfaces en regard. |
Savoirs :Modèle du condensateur.
Relation entre charge et
tension ;
capacité d’un condensateur. | Savoir-faireCiter 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. |
Savoirs :Modèle du circuit RC série :
charge d’un condensateur par
une source idéale de tension,
décharge d’un condensateur,
temps caractéristique. | Savoir-faireÉtablir 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. |
Savoirs :Capteurs capacitifs. | Savoir-faireExpliquer 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. |