Cycle d orientation - PH9P/GRPH/SEC/YO/mn 1 er février 2007 EVACOM PHYSIQUE 9 e O2 / 1 er semestre 2006-2007 ÉLECTRICITE THÉORIQUE Durée : 45 minutes Nom : Prénom : Cours (classe) : Collège : Signature des parents : Points : /35 Attention! Expose en détail tes démarches et tes solutions (formules, calculs et résultats avec unités). Matériel demandé aux élèves en plus du matériel usuel : un crayon vert, une règle et une machine à calculer. L usage d un téléphone portable comme calculatrice est strictement interdit. Tableau des éléments électriques apparaissant dans cette épreuve Objet Image Objet Image + Lampe sur support Pile de 4,5 V DEL sur support DEL = Diode électroluminescente
Exercice 1 Imagine un circuit qui contient : un générateur, trois lampes L 1, L 2 et L 3, un interrupteur, des fils électriques, /5 pts et qui a les caractéristiques suivantes : lorsque l interrupteur est ouvert, L 1 brille mais L 2 et L 3 sont éteintes. lorsque l interrupteur est fermé, les trois lampes brillent. En utilisant les symboles usuels, dessine le schéma du circuit électrique que tu as imaginé. Exercice 2 / 3 pts Enrico branche une diode électroluminescente (DEL) aux bornes d une pile neuve de 4,5 V (voir circuit à gauche). La DEL brille. A) Indique sur la photo les bornes plus et moins de la pile. B) Indique par une flèche le sens du courant dans chacun des deux fils. 2
Exercice 3 /5 pts Églantine a monté un circuit comportant deux lampes en état de fonctionner et compatibles avec une pile neuve de 4,5 V. Elle remarque que les deux lampes sont éteintes. Photographie du circuit d Eglantine A) Pour aider Eglantine à comprendre le circuit qu elle a monté, schématise-le ci-dessous avec les symboles usuels. B) Rose vient également à son aide et elle constate que la pile chauffe. Elle affirme avec raison qu il suffit d ôter un fil pour que les 2 lampes s allument. Sur la photo ci-dessus, colorie en vert le fil à ôter. C) Explique pourquoi les deux lampes étaient éteintes dans le montage d'eglantine. 3
Exercice 4 /5 pts Voici quatre circuits composés d une pile neuve de 4,5 V et de deux ou trois lampes identiques en état de fonctionner. Elles sont compatibles avec la pile utilisée. Circuit n 1 Circuit n 2 Circuit n 3 Circuit n 4 Questions N du ou des circuits A) Dans quel(s) circuit(s) des lampes sont-elles branchées en série? B) Dans quel(s) circuit(s) y a-t-il le plus de boucles de courant? C) Dans quel circuit se trouvent les lampes qui brillent le moins? D) Dans quel(s) circuit(s) les lampes sont-elles indépendantes? (si une lampe «grille», les autres lampes restent allumées). E) Dans quel circuit le courant électrique fourni par la pile est-il le plus intense? 4
Exercice 5 /9 pts Un fer à repasser d une puissance maximale de 900 W est branché sur une prise multiple (voir photo ci-dessous) protégée par un fusible 6 A. La tension du réseau électrique (secteur) à Genève est de 230 V. A) Quelle est l intensité du courant électrique qui traverse le fer à repasser quand il fonctionne à pleine puissance? Expose en détail tes raisonnements et tes solutions (formules, calculs et résultats avec unités). B) Un aspirateur est branché sur cette même prise multiple. Est-il branché en série ou en parallèle (dérivation) avec le fer à repasser? C) Cet aspirateur dissipe une puissance électrique de 1200 W. Peut-il fonctionner en même temps que le fer à repasser sans faire «griller» le fusible qui protège l installation? Expose en détail tes raisonnements et tes solutions (formules, calculs et résultats avec unités). 5
Exercice 6 Indique si les affirmations suivantes sont vraies (V) ou fausses (F). / 8 pts Pour celles qui sont fausses, entoure l'unique mot faux et écris la correction (1 mot) dans la case prévue à cet effet. Affirmation V ou F Correction Exemple : L'intensité du courant électrique se mesure en Volts F Ampères 1) Un résistor électrique chauffe lorsqu il est traversé par un courant électrique. 2) La résistance électrique d un fil de cuivre est élevée. 3) Deux lampes identiques, branchées en série avec une pile, ont une brillance différente. 4) L unité de puissance d un appareil électrique est le Joule. 5) Un ampèremètre mesure une différence de potentiel (tension). 6) Dans les appareils électriques, on utilise le plastique comme conducteur. 7) Un voltmètre provoque un court-circuit lorsqu il est branché directement en dérivation (parallèle) aux bornes d un générateur de 12 V. 8) Un résistor de 10 Ohm, branché directement aux bornes d une pile, est remplacé par un résistor de 20 Ohm. L intensité du courant dans le circuit est plus grande avec le résistor de 20 Ohm qu avec le résistor de 10 Ohm. 6