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EXERCICE I - MOUVEMENT D’UNE GOUTTE D’ENCRE DANS UNE IMPRIMANTE À JET D’ENCRE (11 points) Développée dans les années 1970, la technique du jet d'encre continu est un procédé d'impression sans contact qui utilise la projection de gouttes d’encre liquide. Immédiatement après avoir quitté la buse, les gouttes d’encre sont
EXERCICE I - MOUVEMENT D’UNE GOUTTE D’ENCRE DANS UNE IMPRIMANTE À JET D’ENCRE (11 points) Développée dans les années 1970, la technique du jet d'encre continu est un procédé d'impression sans contact qui utilise la projection de gouttes d’encre liquide. Immédiatement après avoir quitté la buse, les gouttes d’encre sont électrisées de manière contrôlée (figure 1). Elles passent ensuite entre les armatures d’un condensateur plan où règne un champ électrostatique. Les gouttes sont alors plus ou moins déviées vers le haut pour atteindre la feuille d’impression. Les gouttes ne correspondant à aucun caractère imprimable ne sont pas électrisées si bien qu’elles ne subissent pas de déviation ; elles se dirigent alors vers le récupérateur et sont renvoyées vers les cartouches. Figure 1 : Fonctionnement d’une imprimante à jet d’encre continu Source : d’après « Vous avez dit physique ? » – K. Fadel – Dunod PARTIE A : Modèle du condensateur plan Un condensateur plan, de capacité 𝐶, est constitué de deux armatures conductrices, de surfaces 𝑆 identiques, planes en regard, parallèles entre elles. Elles sont séparées d’une distance 𝑑 par un matériau diélectrique (figure 2). La capacité 𝐶 dépend des caractéristiques du condensateur et on souhaite tester si elle respecte Figure 2 : Modèle du une relation de la forme condensateur plan 𝑆 𝐶 = 𝑘 × (relation 1) 𝑑 où 𝑘 est une constante. Pour ce faire, on réalise un montage électrique dans lequel un condensateur plan de capacité variable est soumis à une tension continue 𝑈 = 1,50 V (figure 3). Figure 3 : Schéma du circuit électrique réalisé 23-PYCJ2LR1 2/13 Au cours d’une première série de mesures, la distance entre les armatures est fixée à 𝑑 = 5 mm. En faisant varier la surface 𝑆 des armatures, on mesure la capacité 𝐶 du condensateur. Grâce aux mesures réalisées, on trace le graphe de la figure 4. Une seconde série de mesures permet d’obtenir le graphe présenté en figure 5 : on mesure la capacité 𝐶 du condensateur en faisant varier la distance 𝑑 entre les armatures, leur surface 𝑆 étant fixée à 𝑆 = 200 mm2. + + + + + Coefficient directeur 1,76×10−9 SI + + Figure 4 : Évolution de la capacité du condensateur plan en fonction de la surface de ses armatures + + + + Coefficient directeur 1,7×10−15 SI + + + + + Figure 5 : Évolution de la capacité du