Annales gratuit bac 2006 Fizika Kerámia és ultrahang
Az alany a hullámok jellemzőire összpontosít az első részben, majd az elektromosság rezonanciájának és az RLC áramkörének jelenségével foglalkozik áloperiodikus rezsimekben (akkor az LC modell).
A téma mérsékelten nehéz. Az első és az utolsó kérdés klasszikus. A központi rész kezeléséhez a jelenség jó megértése szükséges.
KERAMIKA ÉS ULTRASZONIKA (4 pont)
Az ultrahangot a mindennapi élet számos területén alkalmazzák: ultrahang, jelenlétérzékelők riasztásokban stb. Az ultrahang-adók és -vevők gyakran piezoelektromos kerámiából készülnek.
A gyakorlat 1. és 2. része független.
1. A piezoelektromos kerámia által kibocsátott ultrahangos hullám kibocsátása és terjedése
Ha egy piezoelektromos kerámia két fémezett és ellentétes felülete között megfelelő amplitúdójú és megfelelő frekvenciájú szinuszos feszültséget alkalmaznak, az rezegni kezd. Amikor a kerámia visszhangzik, ultrahangot bocsát ki.
A kibocsátott ultrahang frekvenciája megegyezik a kibocsátó kerámia rezgési frekvenciájával.
1.1. Ultrahangos hullámok terjedése
Az alábbi 7. ábrán vázlatosan bemutatott összeszerelést hajtjuk végre. A befogadó kerámiából készült vevőt d távolságra helyezzük, az átadó kerámia felé nézve.
A fogadó kerámia kivezetéseinél azonos frekvenciájú feszültség jelenik meg, mint a kapott ultrahang. Ez a feszültség az oszcilloszkóp A csatornáján jelenik meg. A kapott oszcillogramot az alábbi 8. ábra mutatja. A söpörési együttható 10 µs/div, a függőleges érzékenység pedig 0,2 V/div.
Emlékeztetünk arra, hogy a kísérlet körülményei között az ultrahang sebessége levegőben több mint 340 m.s -1.
1.1.1. Határozza meg a T periódust és a gyakoriságot f az oszcilloszkóppal megfigyelt feszültség.
1.1.2. Vezesse le a gyakoriságát fu ultrahang. Igazolni.
1.1.3. Adja meg a szó szerinti kifejezést, majd a levegőben lévő ultrahang l hullámhosszának értékét.
1.2. A kibocsátó kerámia rezonanciája
Az alkalmazott szinuszos feszültség megfelelő értékének megfelelő amplitúdó mellett a kibocsátó kerámia rezonanciába lép. A szinuszos feszültség ekkor gerjesztő szerepet játszik, a kerámia pedig a rezonátor szerepét.
1.2.1. Mit lehet mondani az izgalmas feszültség frekvenciájának értékéről a rezonanciánál ?
1.2.2. Írja le minőségileg a rezonancia jelenségét a kerámia rezgési amplitúdója szempontjából.
2. Szabad rezgések egy soros RCL áramkörben
Tanulmányozni a természetes elektromos frekvencián történő szabad elektromos rezgések elérésének feltételeit fo = 40 kHz, akkor az alábbi 9. ábrán vázlatosan bemutatott áramkört állítjuk elő. A memória oszcilloszkóp rögzíti a kondenzátor feszültségét. Az oszcillogramot az alábbi 10. ábra mutatja.
A tekercsnek értéke induktivitása van L = 1,0 mH R az áramkör teljes ellenállása. A kondenzátort kezdetben feszültség alatt töltik fel Uc = 4,0 V.
A dátum pillanatában t = 0 s, bezárjuk a K kapcsolót.
2.1. Mi a 10. ábra szerinti étrendtípus neve? ?
2.2. Értelmezzük energia szempontjából a rezgések csillapítását, amelyet megfigyelünk.
2.3. Hogyan kerülhetjük el a rezgések csillapítását, tudván, hogy az áramkör ellenállása nem lehet nulla ?
2.4. Mondja el, hogy az RLC dipólus szabad lengéseire vonatkozó alábbi állítások igazak vagy hamisak-e. Hozzászólás röviden.
1. NYILATKOZAT: Az ellenállás növelésével R egy RLC dipólus esetén mindig csillapított lengéseket figyelünk meg.