PRÉTEST B L électricité : êtes-vous au courant? SCP-4011

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1 Question 1.1 Donnez deux exemples de matériaux conducteurs, isolants, conducteurs résistifs et semi-conducteurs. Exemple 1 Exemple 2 Isolants Semi-conducteurs Conducteurs résistifs Conducteurs Question 1.2 Identifiez les cas de courant alternatif. Courant alimentant un baladeur Courant obtenu à la sortie d un onduleur La foudre Son intensité est constante Exemples Oui Non Le courant d urgence provenant de génératrices lors des pannes d Hydro-Québec 30/01/07 1

2 Question 1.3 Nommez, dans l ordre, trois événements historiques se situant avant la pile de Volta et trois autres qui ont eu lieu après. Ordre Événement Volta met au point la pile électrique Question 2.1 Dans le circuit ci-dessous, dessinez la position des appareils et le type de branchement que vous utiliseriez pour mesurer : la DDP (tension) des deux résistors en même temps le courant qui les traverse. 30/01/07 2

3 Question 2.2 Un accumulateur de 1,5 Ah a déjà été utilisé pendant 3 heures avec un courant de 0,4 A. Combien de temps cet accumulateur peut-il encore être utilisé avec un courant de 0,15 A? Laissez la trace complète de votre démarche. Question 2.3 Dans un circuit simple, quelle modification doit subir la f.é.m. de la source afin que le courant demeure inchangé si on quadruple la valeur de la résistance équivalente? Justifiez votre réponse à l aide de la formule appropriée. Question 2.4 La résistance d un fil d acier de 8,5 m est de 0,2 Ω. Si on le remplace par un fil de 25,5 m dont la section représente la moitié du fil précédent, quelle est la résistance du nouveau fil? Justifiez votre réponse à l aide de la formule appropriée. 30/01/07 3

4 Question 2.5 Calculez, en kilowattheures, l énergie consommée par un micro-ondes de 1200 W pour faire réchauffer un repas congelé pendant 4 minutes? Laissez la trace complète de votre démarche. Question 2.6 Pourquoi le tambour d une sécheuse est-il relié à la mise à la terre? Question 2.7 Deux charges distantes l une de l autre se repoussent avec une force de 3,098 N. Si la distance entre les deux charges devient quatre fois plus petite, quelle est maintenant la force de répulsion entre ces deux charges? Justifiez votre réponse à l aide de la formule appropriée. 30/01/07 4

5 Question 2.8 La figure suivante illustre un électroaimant et un aimant qui s attirent. Complétez le schéma par les lignes de champ magnétique et les pôles manquants. N S Question 3.1 Associez les termes de gauche aux caractéristiques de droite. Termes Caractéristiques 1. Prise de courant a) Je mesure une différence de potentiel. 2. Ampèremètre b) Je représente une application utile de l effet Joule. 3. Voltmètre c) Je dois être branché en série. 4. Élément chauffant d) Ouvert, j empêche la circulation du courant. 5. Pile e) Je fournis du courant alternatif. 6. Interrupteur f) Je transforme le courant continu en courant alternatif. g) Je fournis du courant continu. Question points a) Pour obtenir davantage de f.é.m. avec plusieurs piles, faut-il les brancher en série ou en parallèle? Expliquez pourquoi. b) Une source de 12 V alimente les deux phares d une automobile. Comment se fait-il que lorsqu un des phares brûle, l autre continue d être alimenté? 30/01/07 5

6 Question points À l aide de la figure suivante, trouvez le courant dans chaque résistor ainsi que le courant total. R5 = R1 = R2 = R3 = R4 = 30/01/07 6

7 Question points La figure ci-dessous représente un circuit mixte. R1=2Ω R2=2Ω R3=3Ω R4=3Ω R5=5Ω a) Dans quel(s) résistor(s) y a-t-il le plus grand courant? Justifiez votre réponse. b) Dans quel(s) résistor(s) les tensions sont-elles identiques? Justifiez votre réponse. 30/01/07 7

8 Question 5.1 Indiquez si les énoncés suivants sont vrais (V) ou faux (F). a) Les piles alcalines offrent l avantage de durer plus longtemps que les piles ordinaires ou de fournir un courant plus intense sur une courte durée. b) Une pile ou une batterie que l on peut recharger est appelée un accumulateur. c) Les piles rechargeables offrent l avantage de fournir une force électromotrice supérieure aux piles ordinaires. d) Les batteries des automobiles et des voitures électriques sont des accumulateurs au nickel-cadmium. e) Les piles rechargeables coûtent plus cher à l achat que les piles ordinaires ou les piles alcalines, mais selon l utilisation qu on en fait, la différence peut être récupérée. Question 6.1 Un appareil de chauffage est branché à une prise murale. Comment variera la chaleur émise par effet Joule si cet appareil est remplacé par un autre dont la résistance est deux fois plus grande que celle du premier? Justifiez votre réponse à l aide des formules appropriées. 30/01/07 8

9 Question 6.2 Complétez le schéma de branchement sachant que : La prise A est une prise de chauffe-eau dont certains composants fonctionnent sur le 120 V et d autres sur le 240 V; La prise B est une prise double à un seul circuit. -120V 120V Prise A Prise B 0V Question 6.3 Dans le garage de votre père, plusieurs appareils électriques sont branchés. Il y a une scie ronde qui demande 15 A, un tour à bois qui demande 6 A et un banc de scie qui demande 12,5 A. De plus, l éclairage de la pièce demande environ 1,3 A. Sachant que notre bricoleur ne se servira jamais de deux appareils en même temps mais que la pièce doit être éclairée en tout temps, précisez quel calibre de fusible est nécessaire et expliquez votre choix. 30/01/07 9

10 Question 6.4 Soit un transformateur de baladeur branché au 120 V qui permet d obtenir 12 V à la sortie. a) De quel type de transformateur s agit-il? Expliquez. b) Dans quelle proportion le nombre de tours du primaire est-il plus grand ou plus petit que le nombre de tours du secondaire? Justifiez votre réponse. c) Si le courant à l entrée est de 0,35 A, quel est le courant à la sortie? Question 6.5 La résistance d un corps humain est d environ 695 Ω. S il est soumis à une tension de 240 V, calculer le courant qui traversera le corps et préciser les dommages possibles. 30/01/07 10

11 Question 6.6 Parmi les énoncés ci-dessous se rapportant au moteur électrique et/ou au générateur, indiquez ceux qui sont vrais. a) Dans un générateur, une bobine placée dans le champ magnétique d un aimant et parcourue par un courant entraîne un mouvement de rotation. b) Le rotor est la partie mobile d un moteur électrique ou d un générateur. c) Contrairement au générateur, le moteur électrique convertit de l énergie mécanique en énergie électrique. d) Un alternateur est un générateur de courant alternatif. e) Dans un générateur, la conversion d énergie est basée sur le principe de l induction électromagnétique. Question 6.7 Pourquoi les cartes de guichet automatique sont-elles munies d une bande de lecture magnétique? 30/01/07 11