CCINP 2020 PSI Physique-chimie : sujet en PDF

Sujet de l'épreuve de Physique-chimie du Concours Commun INP (CCINP), France, session 2020, filière PSI, en 4 heures. Thème : Machine à courant continu, hacheur et sa commande, effet de peau, transferts thermiques, chlore et eau de Javel.

Ce que traite le sujet, partie par partie

• Partie I : conducteur ohmique. Loi d'Ohm locale et résistance d'un conducteur cylindrique, puis conducteur semi-infini en régime sinusoïdal : intensité efficace par intégrale double, puissance dissipée, résistance, interprétation de l'épaisseur de peau et dépendance de la résistance en fréquence.
• Partie II : machine à courant continu (M.C.C.). Identification de l'induit et de l'inducteur à partir de mesures de résistance et d'inductance à deux fréquences, effet de la fréquence expliqué par Maxwell-Faraday et la loi de Lenz, puis réponse à un échelon de tension, rotor bloqué, pour évaluer R, L et la constante de temps électrique.
• Partie III : commande de la machine. Comparaison de ponts diviseurs résistif et capacitif et d'une tension hachée par un comparateur, puis hacheur série et circuit de commande à amplificateurs linéaires : régime de chaque A.Li., fonction de transfert, allure des tensions, fréquence de hachage et rapport cyclique en fonction des composants.
• Partie IV : aspects thermiques. Résistance et conductance thermiques, bilans sur un transistor et son boîtier, schéma électrique équivalent par analogie thermique-électrique, puis ailette de radiateur en régime stationnaire avec la loi de Fourier : longueur caractéristique, profil T(x), puissance évacuée et longueur utile.
• Partie V : le funiculaire. Estimation de la puissance électrique consommée selon la charge des deux rames, en prenant des initiatives, critique du hacheur série pour alimenter la machine et solutions de récupération d'énergie quand la rame descendante est la plus chargée.
• Partie VI : chlore et eau de Javel. Classification périodique et configuration électronique du chlore, solubilité de NaCl par conductimétrie avec une courbe d'étalonnage, diagrammes E-pH du chlore et de l'iode, puis dosage indirect d'une eau de Javel par l'iodure et le thiosulfate : équations, ordre des étapes et concentration.

Chapitres à revoir avant de traiter ce sujet

• Amplificateur linéaire intégré
• Oscillateurs électroniques
• Régimes transitoires
• Diagrammes potentiel-pH
• Oxydoréduction et piles électrochimiques
• Réactions de dissolution et de précipitation
• Amplificateur linéaire intégré, stabilité et rétroaction
• Circuits électriques dans l'ARQS

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