LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE SCT Corrigé de l'activité notée Corrigé de l'activité notée Corrigé de l'activité notée 3...

Transcription

1 LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE SCT Corrigé de l'activité notée... 3 Corrigé de l'activité notée Corrigé de l'activité notée

2 SCT4062 LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE Directives Ces activités notées ont une fonction d'aide à l'apprentissage. Les savoirs essentiels nécessaires à la poursuite du cours y sont évalués de façon explicite, pour que vousmême et l'apprenant puissiez détecter dès le départ si les notions et les concepts les plus importants sont suffisamment maîtrisés. Indiquez les points obtenus pour chaque réponse sur la copie de l'apprenant et n'hésitez pas à y ajouter vos commentaires. Indiquez la note globale sur la page couverture. Temps de correction estimé par activité notée : 20 minutes. 2 SOFAD

3 Corrigé Activité notée A. Évaluation explicite des connaissances CORRIGÉ ACTIVITÉ NOTÉE. Questions à choix multiples 5 points ( point par bonne réponse.). c 5. d 9. d 3. d 2. b 6. b 0. a 4. a 3. d 7. b. b 5. a 4. c 8. c 2. a 2. Questions à réponse construite 0 points ( point par bonne réponse.) 6. Énergie électrique Énergie lumineuse + Énergie thermique 7. Les atomes. 8. La sphère sera repoussée. QQ 2 9. F µ 2 d F = F F F = 4 La force sera quatre fois plus petite. 20. Répartition des charges après le contact : Q = Q 2 = 6,0 mc QQ 2 Force de répulsion : F = kc 2 d F = 9, Nm 2 C F =,3 0 2 N = 30 N 2. Une charge positive, par induction. 22. a) La f.é.m. sera nulle. (e = 0 V) b) Afin d obtenir une f.é.m. non nulle, les deux électrodes d une pile doivent être constituées de métaux différents. SOFAD 3

4 SCT4062 LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE 23. Calcul de la pente de la droite : Calcul de la résistance : R = U I 24. Application de la loi d Ohm : I U = = 0,02 W 0,02 W = 5 0 W = 50 W U = RI R = U I = 2 V 0,50 A = 24 W 25. a) L intensité sera deux fois plus petite. (I = 0,03 A) b) Il n y aura aucune influence. B. Séquence d évaluation : L installation d un paratonnerre De l électricité dans l air 20 points a) Explication : Les charges négatives de la base du cumulonimbus induisent une charge positive à la surface du sol, c est l électrisation par induction. (Jusqu à 5 points, en fonction de la teneur de la réponse.) Schéma : Foudre au sol (Jusqu à 0 points, en fonction des éléments qu on retrouve dans le schéma.) b) La charge induite sur le sol a tendance à s accumuler sur les pointes. La foudre a donc plus de chance de frapper le coin d un panneau solaire qu un endroit aux alentours. (Jusqu à 5 points, en fonction de la teneur de la réponse.) 4 SOFAD

5 CORRIGÉ ACTIVITÉ NOTÉE Les composantes du paratonnerre 20 points (3 points par composante, point par caractéristique et point par rôle.) Les composantes d un paratonnerre. Composante Caractéristique Rôle Pointe métallique Bon conducteur se terminant en pointe Accumuler la charge induite. Fil conducteur métallique Bon conducteur Constituer un chemin facile pour le courant généré par la foudre. Isolants Substance isolante Isoler la maison de la pointe métallique et du fil conducteur. Plaque ou tige métallique enfouie Bonne conductrice résistant à la corrosion Disperser les charges dans le sol. L installation du paratonnerre 5 points (Jusqu à un maximum de 5 points, en fonction des éléments qu on retrouve au croquis.) Tige métallique pointue Panneau solaire Isolant Conducteur métallique Plaque métallique enfouie Le trajet des charges 20 points (Jusqu à un maximum de 20 points, en fonction des éléments qu on retrouve au croquis.) SOFAD 5

6 SCT4062 LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE Corrigé Activité notée 2 Séquence d évaluation : Intensités maximale et minimale PROTOCOLE DE L EXPÉRIENCE Manipulations 30 points 3. R R 2 A e (Jusqu à un maximum de 5 points, en fonction de la teneur de la réponse.) 5. R R 2 A e (Jusqu à un maximum de 5 points, en fonction de la teneur de la réponse.) Résultats Tableau Des mesures de résistances, d intensités et de f.é.m. à la source. 3 points Paramètres mesurés Valeurs R R 2 e I maximale I minimale 200 W 00 W 6,0 V 0,09 A 0,02 A ( point pour le titre du tableau, point par titre de colonne, 5 points pour l identification des paramètres mesurés, puis 5 points pour les valeurs obtenues.) 6 SOFAD

7 CORRIGÉ ACTIVITÉ NOTÉE 2 TRAITEMENT DE L INFORMATION Analyse des résultats 2 points a) Intensité maximale : U = RI U = 6,0 V R éq = R + 2 R éq = 66,7 W R = 200 W + 00 W I = U R = 6,0 V 66,7 W = 0,090 A (4 points pour la démarche et 2 points pour la valeur obtenue.) b) Intensité minimale : U = RI U = 6,0 V R éq = R + R 2 = 200 W + 00 W = 300 W I = U R = 6,0 V 300 W = 0,020 A (4 points pour la démarche et 2 points pour la valeur obtenue.) Discussion 35 points Par le montage de deux circuits, l un en parallèle et l autre en série, on a pu démontrer qu un branchement des résistors en parallèle produit une intensité de courant maximale, tandis qu un branchement des résistors en série produit une intensité de courant minimale. Cela s explique par le fait que la résistance équivalente de résistors placés en parallèle est plus petite que celle de ces mêmes résistors placés en série. Si l on ajoutait une deuxième source d énergie en série à chacun de ces circuits, les mesures d intensités doubleraient, peu importe que les résistors soient branchés en parallèle ou en série. L avantage principal d utiliser des circuits électriques en parallèle dans une résidence est que cela permet d avoir du courant dans les autres pièces de la maison advenant qu une ampoule grillée ouvre le circuit qui l alimente. (Jusqu à un maximum de 7 points par question répondue, en fonction de la teneur de la réponse.) Conclusion 0 points Cette expérience a permis d observer ce qui se passe lorsque deux résistors sont montés en parallèle puis en série. Le courant fourni par la source est plus grand dans un circuit en parallèle puisque la résistance équivalente des résistors est plus petite; c est l inverse dans un circuit monté en série. (Jusqu à un maximum de 0 points, en fonction de la teneur de la réponse.) SOFAD 7

8 SCT4062 LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE Corrigé Activité notée 3 A. Évaluation explicite des connaissances. Questions à choix multiples 5 points ( point par bonne réponse.). d 5. d 9. b 3. d 2. a 6. c 0. c 4. b 3. a 7. d. a 5. a 4. b 8. b 2. c 2. Questions à réponse construite 0 points ( point par bonne réponse.) 6. U = e = 5 V I = 0,50 A U R = = I 5 V 0,50 A = 30 W 7. Le pôle Sud magnétique terrestre. 8. Les électrons se déplacent vers le bas. 9. À la condition qu il y ait un mouvement relatif entre la bobine et l aimant. 20. Le nombre de tours de fil de l enroulement primaire est supérieur à celui de l enroulement secondaire. 2. Énergie potentielle Énergie cinétique Énergie électrique Énergie thermique + Énergie lumineuse 22. P = UI où U = 20 V I = P U = 75 W 20 V = 0,63 A 23. Puissance utilisée pour chauffer : 90 % 200 W = 080 W Quantité de chaleur produite : Q = PDt Q = 080 W 60,0 s = 64,8 kj 24. Énergie consommée : E = UIDt = 20 V 0,0 A,0 h = 200 Wh =,2 kwh Coût :,2 kwh 7,0 kwh = 8,4 25. L Ontario, le NouveauBrunswick, l état de New York, les états de la NouvelleAngleterre. (L élève doit avoir nommé trois de ces clients afin d obtenir point.) 8 SOFAD

9 CORRIGÉ ACTIVITÉ NOTÉE 3 B. Séquence d évaluation : Une chambre à éclairer Le type d éclairage 0 points Il faut s attendre à une comparaison entre une ampoule à incandescence, une ampoule fluocompacte et une lampe à DEL (diodes électroluminescentes). Les ampoules à incandescence consomment plus d énergie car une bonne proportion de l énergie électrique est dissipée en chaleur. Les ampoules fluocompactes sont moins énergivores mais contiennent du mercure, une substance toxique pour l environnement. Les lampes à DEL sont les moins énergivores de toutes mais leur éclairage s éloigne davantage d un éclairage naturel. (Jusqu à un maximum de 0 points, en fonction de la teneur de la réponse.) Le nombre de lampes et leur emplacement 5 points Le croquis sera différent d un apprenant à l autre. (Attribuez jusqu à 5 points en fonction du croquis.) Le circuit électrique 25 points Voici un exemple de circuit comprenant trois lampes. (Dans l attribution du pointage, le circuit devrait présenter les éléments suivants : des branchements en parallèle, symbole de l interrupteur, symbole de l ampoule, symbole de la source d électricité, symbole du disjoncteur.) SOFAD 9

10 SCT4062 LE DÉFI ÉNERGÉTIQUE La consommation d énergie 25 points (Jusqu à 0 points pour le calcul de la quantité d énergie effectué en a), puis jusqu à 5 points pour le calcul de la puissance maximale effectué en b).) a) Voici un exemple de calcul. La quantité d énergie électrique est le produit de la puissance par le temps d utilisation. P = UI Pour trois ampoules de 75 W allumées pendant 4 heures : P = 0,75 kw 4 h 3 = 0,9 kwh b) Voici un exemple basé sur le calcul précédent. Puissance totale des ampoules : 75 W 3 = 225 W Puissance maximale permise par le disjoncteur de 5 A : P = UI = 20 V 5 A = 800 W Puissance maximale disponible pour les autres appareils : P = 800 W 225 W = 575 W 0 SOFAD

11

12 Juin 203