Science physisques - exercices 6 - correction, Exercices de Physique Avancée
Eleonore_sa
Eleonore_sa28 April 2014

Science physisques - exercices 6 - correction, Exercices de Physique Avancée

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Science physisques - exercices sur l'émission et réception des ondes électromagnétiques- correction. Les principaux thèmes abordés sont les suivants: Émission des ondes électromagnétiques, Réception des ondes radio.
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Exercice III: émission et réception des ondes électromagnétiques (Spécialité)

Bac S 2010 Antilles – Guyane Correction Exercice III : Émission et réception des ondes électromagnétiques ( 4 points)

CALCULATRICE INTERDITE

1. Émission des ondes électromagnétiques. 1.1. Sur les pas de Hertz.1.1.1. Le dispositif d’entretien des oscillations apporte au circuit de l’énergie afin de compenser les pertes d’énergie liées à l’effet Joule dû à la résistance interne de la bobine. 1.1.2. Le texte nous indique que la durée d’une oscillation est de un cent millionième de

seconde, donc T0 = 6

1

100 10 = 10–8 s.

T0 = 2. L.C

T02 = 42.L.C

L = 2

0

2

T

4 .C L’aide aux calculs est bien cachée en fin de sujet : 2 = 10

L =  

2 8 16

12 10

10 10

4 10 10 10 4 10

 

  

    = 0,2510–6 = 2,510–7 H

1.2. Sur les traces de Marconi.1.2.1. Le signal 1 correspond à une tension sinusoïdale additionnée d’une tension continue dite de décalage. Ce signal 1 correspond à la tension uAM. Le signal 2 correspond à une tension de haute fréquence dont l’enveloppe suit les variations de la tension sinusoïdale. Ce signal 2 correspond à uSM. 1.2.2. Le signal sonore a la même fréquence que la tension uAM (signal 1). 2T = 20 ms

T = 10 ms = 1010–3 s f = 1/T

f = 3 2

1 1

10 10 10  

 = 102 Hz

1.2.3.Umax = 20 V et Umin = 10 V

taux de modulation m = max min

max min

U U

U U

  

  

m = 20 10 10

20 10 30

 

 = 0,33

2 T

1.2.4.Cas de la surmodulation 1.2.4.1. Pour éviter la surmodulation, il faut que le taux de modulation soit inférieur à 1. 1.2.4.2. L’enveloppe de la tension modulée (signal 2) n’a pas la même forme que la tension modulante (signal 1). 1.2.4.3. Avec la surmodulation, l’enveloppe de la tension modulée n’a plus la même allure que la tension modulante. Après démodulation par le récepteur radio, le signal sonore résultant ne correspondrait pas au signal sonore du module musical de l’émetteur. 1.2.4.4. Pour éviter la surmodulation, il faut que la tension continue (de décalage), notée U0, soit supérieure à l’amplitude de la tension sinusoïdale du module musical, notée UmMusique. Si l’on suppose que UmMusique ne peut être diminuée alors il faut augmenter U0. 2. Réception des ondes radio. 2.1. Rôle de la partie A : L'antenne capte un très grand nombre d’ondes électromagnétiques, qui génèrent chacune des signaux électriques de fréquences différentes. Le dipôle LC permet de sélectionner la fréquence de la porteuse FP du signal modulé (plus précisément la bande de fréquence comprise entre FP – f et FP + f) qui est égale la fréquence propre du circuit LC. En modifiant la valeur de C0, on sélectionne la fréquence FP désirée. Le dipôle LC est appelé circuit d'accord ou circuit bouchon. 2.2. Le signal 2 correspond à uSM la tension modulée. Il permet d’accéder à la période de la porteuse TP. On lit 20TP = 200 µs. TP = 10 µs La réception est optimale lorsque FP = f0 où f0 est la fréquence propre de l’oscillateur LC, ou bien lorsque TP = T0 avec T0 période propre.

T0 = 2. L.C

T0 = 2 3 104,0 10 6,3 10    = 2 1325,2 10 = 2 122,52 10 = 2 6 62,52 10 10  

T0 = 210–6  2,52 = 210–6 1,6 = 1010–6 s = 10 µs.

On vérifie bien que T0 = TP.

signal 1

signal 2

20TP

2.3. La partie C est appelée détecteur d’enveloppe, il a pour rôle de supprimer la porteuse haute fréquence (FP) pour ne transmettre que l’enveloppe du signal modulant basse fréquence (f).

2.4.  = R.C1 avec  en s, R en  et C1 en F.

2.5.1. m m

1 T

f 

3

m 3

1 1 T 10

5,0 10 5,0

   

= 0,2010–3 = 2,010–4 s

2.5.2. Sachant que P mT T  

donc P 1 mT R.C T 

soit P m

1 1

T T R

C C  

A.N. : 6 4

9 9

10 10 2,0 10 R

10 10 10 10

 

 

   

 

donc 1,0103 << R < 2,0104 

1,0 << R < 20 k 2.6. Le dipôle RC2 est appelé filtre passe – haut et sert à éliminer la composante continue U0 associée au signal à transmettre (module musical). 2.7. Le son perçu est un son complexe dans la mesure où le signal à transmettre (module musical, signal 1) n’est pas purement sinusoïdal.

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