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Examens nationaux

Baccalauréat · Série F · Physique — 2024

BAC F — Sciences physiques appliquées — Sujet type n° 1

  • Série F
  • ⏱ 3 h
  • Coefficient 4
  • Niveau difficile
  • 11 questions

Consignes

  • L'épreuve comporte trois exercices indépendants.
  • L'usage de la calculatrice non programmable est autorisé.
  • Toute réponse numérique doit être accompagnée de son unité.
  • On prendra π≈3,14\pi \approx 3{,}14.

Exercice 1 — Circuit RL en régime sinusoïdal

Une bobine d'inductance L=0,10 HL = 0{,}10\ \mathrm{H} et de résistance négligeable est montée en série avec un conducteur ohmique de résistance R=40 ΩR = 40\ \Omega. L'ensemble est alimenté par une tension sinusoïdale de valeur efficace U=230 VU = 230\ \mathrm{V} et de fréquence f=50 Hzf = 50\ \mathrm{Hz}.

RLUi
1.
Calculer la réactance XLX_L de la bobine.
2 pts
2.
En déduire l'impédance ZZ du circuit.
2 pts
3.
Calculer l'intensité efficace du courant dans le circuit.
1,5 pts
4.
Calculer le facteur de puissance du circuit.
1,5 pts

Exercice 2 — Transformateur monophasé

Un transformateur monophasé porte les indications suivantes : 5 000 V5\,000\ \mathrm{V} / 230 V230\ \mathrm{V} — 20 kVA20\ \mathrm{kVA} — 50 Hz50\ \mathrm{Hz}. L'enroulement primaire comporte N1=500N_1 = 500 spires. On suppose le transformateur parfait.

1.
Calculer le rapport de transformation mm.
2 pts
2.
En déduire le nombre de spires N2N_2 de l'enroulement secondaire.
2 pts
3.
Calculer l'intensité nominale au secondaire.
1,5 pts
4.
Calculer l'intensité nominale au primaire.
1,5 pts

Exercice 3 — Redressement et filtrage

1.
Rappeler le rôle d'une diode dans un circuit et décrire le principe du redressement simple alternance.
2 pts

Une tension sinusoïdale de valeur maximale Umax⁡=325 VU_{\max} = 325\ \mathrm{V} est redressée en simple alternance. On rappelle que la valeur moyenne d'une telle tension vaut Umoy=Umax⁡πU_{\text{moy}} = \dfrac{U_{\max}}{\pi}.

2.
Calculer la valeur moyenne de la tension redressée.
2 pts
3.
Expliquer le rôle du condensateur de filtrage placé en sortie du redresseur, et préciser l'effet d'une capacité trop faible.
2 pts

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