Corrigé SCP 4011 Prétest A

Transcription

1 ) (a) Nichrome : Fabrication d éléments chauffants. (b) Aluminium : Fabrication de fils électriques. (c) Céramique : Fabrication des supraconducteurs. (d) Cuivre : Fabrication de fils électriques. (e) Silicium : Fabrication des diodes, transistors Semi-conducteurs (f) Tungstène : Fabrication des ampoules incandescentes. (g) Plastique : Fabrication des isolants pour fils électriques. (h) Germanium : Voir Silicium ) Gilbert Franklin Coulomb Oersted Faraday Électricité statique Électricité dans les orages Force de répulsion entre les charges semblables Lien entre électricité et magnétisme Induction électromagnétique Maxwell Bell Édison Hertz Marconi Théorie de Téléphone Phonographe Ondes radio La radio l électromagnétisme ) Savoir ce qui se passera dans les ampoules revient à chercher par quel courant elles sont parcourues. Pour cela, on doit connaître la résistance des ampoules. Calcul de la résistance des ampoules P W P RI R 5,Ω I (,5A) Calcul du courant dans chacune des ampoules Ampoule no Ampoule no U 6V U 9V U RI I, A I,69A R 5,Ω R 5,Ω Comme le courant dans la première ampoule est plus petit que le courant maximal, celle-ci n éclairera pas à son maximum. Pour la deuxième ampoule le courant est plus grand que le courant maximum, celle-là grillera Page de 5

2 4) 5) (a) A avec et B avec. (b) Comme le voltmètre se branche en parallèle, il doit avoir une très grande résistance sinon le courant dériverait par lui et la résistance ne serait plus traversée par le même courant et ne produirait plus la même chute de tension. (La présence du voltmètre ne doit pas influencer les paramètres du circuit : courant et tension.) Comme l ampèremètre se branche en série, il doit avoir une très petite résistance sinon le courant serait modifié par sa résistance. (La présence de l ampèremètre ne doit pas influencer les paramètres du circuit : courtant et tension.) (a) Ohmmètre ou voltmètre. (b) Ampèremètre. (c) Ohmmètre (d) Volt. (e) L électron. 6) Lorsque l on compare les deux situations, on note une chute de tension dans la pile au cours de la deuxième situation. On sait qu une chute de tension est créée lorsqu un courant traverse une résistance or il y a justement un courant qui traverse la pile dans la deuxième situation. On en conclut donc que la pile a une résistance interne. 7) (a) Représentation du circuit : ε 6V I? P,4 W La question se rapporte au temps et à la quantité de charges cela nous réfère à la formule Q I t. Or, pour connaître le temps, il nous faut connaître le courant (I) et la quantité de charges (Q) disponibles. Pour calculer le courant, on peut utiliser l équation P U I, puisque la lampe dissipe une puissance connue (,4W) et provoque une chute de tension connue (U 6V) soit la même que la force électromotrice. Calcul du courant : P,4W P UI I 0,4A U 6V Q,6A - h Calcul du temps : Q I t t 4h I 0,4A rép. : La randonnée pourrait durer 4 heures Page de 5

3 (b) On cherche Q la quantité de charges, on sait que Q I t 0,4A x 55 min x 60 s 0 C min h ou Q I t 0,4A x 55 min x 0,7 A - h 60 min rép. : 0 C ou 0,7 A-h. 8) L énergie fournie par le frottement permet à des électrons de quitter l un des deux objets pour aller sur l autre. L un d eux devient chargé positivement et l autre négativement. Il y a transfert d électrons d un objet à l autre. 9) Le phénomène en question s appelle l induction électrique. Disons que la règle est chargée négativement, en s approchant des bouts de papiers, elle repousse les électrons de la surface du papier vers l intérieur du papier; la surface devient ainsi chargée positivement et est attirée par la règle. 0) (a) Le courant est identique dans la paire R -R 4 car elles font parties de la même branche du circuit. Il en est de même pour la paire R -R 5. (b) Même réponse que (a). (c) La chute de tension est identique dans la paire R -R 4 car elles sont traversées par le même courant et ont la même résistance; elles provoquent donc la même chute de tension. Il en est de même pour la paire R -R 5. (d) Il est certain que les résistors R et R 4 ne provoqueront pas la même chute de tension car elles ont des résistances différentes et elles sont traversées par le même courant (URI). Il en est de même pour la paire R -R 5. Cependant R et R pourrait provoquer la même ddp, il suffirait que la résistance équivalente de la portion du circuit en triangle R --4 soit égale à R. Faites le calcul avec les valeurs suivantes R Ω, R Ω, R 4Ω, R 4 Ω, R 5 5Ω et ε V Page de 5

4 ) (a) On cherche R. Comme c est un circuit en parallèle, on peut écrire : R éq - ( ) dans cette R R R R R R R R R 4 équation R,R et R 4 sont connues et R éq s obtient ainsi : ε 5V Réq 0Ω, on calcule ensuite R : I,5A tot éq 4 R rép. : R 4Ω. (b) On sait que ε R éq I or comme on a un circuit en série, on peut écrire : R éq R R R R 4 R 5 8Ω 8Ω 9Ω 0Ω 5Ω 40Ω ε R éq I 40Ω x 0,5A 0V rép. : ε 0V ) (a) Les prises dans nos vieilles cuisines n ont pas été conçues pour fournir autant de courant. Ceci peut entraîner une surcharge de courant, brûler un fusible et aller jusqu à provoquer un incendie. (b) Les nouvelles prises ont deux circuits indépendants pouvant fournir chacun 5A. ) La puissance dissipée sera 4 fois plus grande car elle est proportionnelle au carré du courant P R I. Explication : Si le courant est fois plus grand, le courant au carré( I ) sera 4 fois plus grand ( 4) et R I sera aussi 4 fois plus grand Page 4 de 5

5 4) On devra les rapprocher de cm. Explication : Pour que la force soit 6 fois plus grande, il faut que la distance soit 4 fois plus petite(¼ ) car la force est proportionnelle à l inverse de la distance au carré (l inverse de ¼ c est 4 et au carré c est 6). La distance devient donc cm et pour passer de 4cm à cm il faut les rapprocher de cm. 5) 6) L électroaimant est constitué d un noyau de fer mou entouré de plusieurs tours d un fil électrique parcouru par un courant. Pour augmenter sa force, on peut soit augmenter le nombre de tours ou le courant qui traverse le fil électrique. 7) (a) Les lignes de force du champ magnétique vont du nord au sud. (b) Deux aimants se repoussent lorsque leurs pôles semblables se font face. (c) La génératrice convertit l énergie mécanique en énergie électrique. (d) Le stator c est la partie fixe du moteur électrique. 8) Dans un dévolteur la tension diminue et le courant augmente. Le courant à la sortie est donc plus grand qu à l entrée et la tension à la sortie est plus petite qu à l entrée Page 5 de 5