Annales gratuit bac 2006 Физика Керамика и ултразвук
Темата се фокусира върху характеристиките на вълните в първата част, след това се занимава с явлението резонанс в електричеството и RLC верига в псевдопериодични режими (тогава LC модел).
Темата е умерено трудна. Първият и последният въпрос са класически. За да се третира централната част е необходимо добро разбиране на явлението.
КЕРАМИКА И УЛТРАЗВУК (4 точки)
Ултразвукът се използва в много области на ежедневието: ултразвук, детектори за присъствие в аларми и др. Ултразвуковите предаватели и приемници често са изработени от пиезоелектрическа керамика.
Части 1 и 2 от това упражнение са независими.
1. Излъчване и разпространение на ултразвуковата вълна, произведена от пиезоелектрическа керамика
Когато се прилага синусоидално напрежение с достатъчна амплитуда и подходяща честота между двете метализирани и противоположни повърхности на пиезоелектрическа керамика, то започва да вибрира. Когато керамиката резонира, тя излъчва ултразвук.
Честотата на излъчения ултразвук е равна на честотата на вибрации на излъчващата керамика.
1.1. Разпространение на ултразвукови вълни
Извършва се монтажът, показан схематично на фигура 7 по-долу. Приемникът, направен от приемна керамика, е поставен на разстояние d, обърнат към предаващата керамика.
На клемите на приемащата керамика се появява напрежение със същата честота като получения ултразвук. Това напрежение се показва на канал А на осцилоскоп. Получената осцилограма е показана на фигура 8 по-долу. Коефициентът на размах е равен на 10 µs/div, а вертикалната чувствителност на 0,2 V/div.
Припомня се, че скоростта на ултразвук във въздуха е пара = 340 m.s -1 при условията на експеримента.
1.1.1. Определете периода T и честотата е на напрежението, наблюдавано с осцилоскопа.
1.1.2. Изведете честотата на еu ултразвук. За да оправдае.
1.1.3. Дайте буквалния израз тогава стойността на дължината на вълната l на ултразвук във въздуха.
1.2. Резонанс на излъчващата керамика
За подходяща стойност на честотата на приложеното синусоидално напрежение, амплитудата му остава постоянна, излъчващата керамика влиза в резонанс. Тогава синусоидалното напрежение играе ролята на възбудител, а керамичното на резонатора.
1.2.1. Какво може да се каже за стойността на честотата на възбуждащото напрежение при резонанс ?
1.2.2. Опишете качествено феномена на резонанса по отношение на амплитудата на вибрациите на керамиката.
2. Безплатни трептения в последователна RCL верига
Да се изследват условията за получаване на свободни електрически трептения с естествена честота за = 40 kHz, се получава схемата, показана схематично на фигура 9 по-долу. Осцилоскоп с памет записва напрежението в кондензатора. Осцилограмата е показана на фигура 10 по-долу.
Намотката има стойност на индуктивност L = 1,0 mH R е общото съпротивление на веригата. Кондензаторът първоначално се зарежда под напрежение Uc = 4,0 V.
В момента на датата т = 0 s, затваряме ключа K.
2.1. Как се нарича видът на диетата, съответстващ на фигура 10 ?
2.2. Тълкувайте по отношение на енергията затихването на трептенията, което наблюдаваме.
2.3. Как можем да избегнем затихването на трептенията, знаейки, че съпротивлението на веригата не може да бъде нула ?
2.4. Посочете дали твърденията по-долу относно свободните трептения на RLC дипол са верни или неверни. Коментирайте накратко.
СТАНОВИЩЕ 1: Чрез увеличаване на съпротивлението R на RLC дипол винаги ще наблюдаваме затихващи трептения.