Question 1.1 Indiquez si les matériaux ci-dessous sont conducteurs, isolants, conducteurs résistifs ou semiconducteurs. Fils de cuivre d une maison Bornes en porcelaine sur certains pylônes électriques Fil de mise à la terre de certains appareils électriques Espace d air entre deux bornes électriques Élément chauffant en nichrome Puce électronique en silicium Plastique de la plaque d un circuit imprimé Question 1.2 Complétez le tableau suivant en indiquant s il s agit de courant alternatif ou de courant continu. Utilisation ou caractéristique Lampe de poche Le courant voyage toujours dans le même sens Circuit électrique d une automobile Je suis une vibration de charges électriques dont la fréquence peut s exprimer en Hertz Chauffage électrique central d une maison Courant continu Courant alternatif 21/09/07 1
Question 1.3 Indiquez l ordre chronologique dans lequel les événements ci-dessous se sont produits. Ordre Événement Volta découvre la pile électrique Découverte de l électron Thalès découvre l électricité statique avec l ambre jaune et des brindilles de paille. Coulomb met au point un système de mesure de la force électrique. Faraday découvre l induction électromagnétique. Bell invente le téléphone 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 de la source l intensité du courant dans R3. A V R2 R3 R1 21/09/07 2
Question 2.2 Une batterie de 3 Ah alimente une lampe de poche avec un courant de 0,3 A. Des amateurs de plein air partis faire du camping pour 5 nuits pourront utiliser cette lampe de poche en moyenne combien d heures par soir s ils n ont aucune batterie de rechange? Laissez la trace complète de votre démarche. Question 2.3 Dans un circuit simple, un résistor produit un courant de 6 A. Que devient le courant de ce circuit si on triple la valeur du voltage de la source sans changer 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 aluminium de 17 m est de 0,15 Ω. Si sa longueur est réduite de moitié et que sa section est doublée, calculez la nouvelle résistance en ohms. Justifiez votre réponse à l aide de la formule appropriée. 21/09/07 3
Question 2.5 Calculez, en kilowattheures, l énergie électrique dépensée par une cuisinière en 3 heures. La cuisinière utilise un courant de 52,5 A sous une tension de 240 V. Laissez la trace complète de votre démarche. Question 2.6 Les tuiles du plancher des salles d opération sont conductrices et reliées à une mise à la terre. Pourquoi? Question 2.7 La force électrique entre 2 charges se trouvant à une certaine distance l une de l autre est de 0,67 N. Que devient la valeur de cette force si la distance entre les deux charges est triplée? Justifiez votre réponse à l aide de la formule appropriée. 21/09/07 4
Question 2.8 La figure suivante illustre deux aimants se faisant face. Tracez les lignes de champ magnétique entre eux et indiquez s ils s attirent ou se repoussent. N S Question 3.1 Associez les termes de gauche aux définitions de droite. Termes Définitions 1. Batterie 9V a) Je suis un appareil consommateur d énergie. 2. Ampèremètre b) Je mesure un débit. 3. Résistor c) Source de courant coutinu. 4. Fil conducteur d) Élément chauffant. 5. Voltmètre e) Je conduis très bien le courant. 6. Ampoule f) Je dois être branché en parallèle. Question 3.2 6 points a) Un petit ventilateur portatif nécessite une f.ém. de 6 V. Comment doit-on brancher des piles de 1,5 V afin de faire fonctionner le ventilateur? Expliquez votre réponse. b) Expliquez comment brancher trois piles de 1,5 V afin de tripler leur durée de vie. 21/09/07 5
Question 4.1 8 points À l aide de la figure suivante, trouvez les valeurs de I1, I2, I3 et I4. 12V I1 I2 I3 3 I4 6 9 21/09/07 6
Question 4.2 4 points La figure ci-dessous représente un circuit mixte. 1 2 3 5 4 a) Dans quel(s) résistor(s) y a-t-il le plus petit courant non nul? Justifiez votre réponse. b) Dans quel(s) résistor(s) y a-t-il le plus grand voltage? Justifiez votre réponse. 21/09/07 7
Question 5.1 Donnez un avantage et un inconvénient pour chaque type de source mentionné ci-après. Type de source Avantage Inconvénient Pile ordinaire Pile alcaline Pile rechargeable Question 6.1 Dans une ligne de transport à haute tension, est-ce que la perte par effet joule serait plus grande ou plus petite si la tension passait de 300 V à 100 kv? Justifiez votre réponse à l aide des formules appropriées. 21/09/07 8
Question 6.2 Complétez le schéma de branchement sachant que : La prise A est une prise double à 2 circuits indépendants; La prise B est une prise double à un seul circuit. -120V 120V Prise A 0V Prise B Question 6.3 Pourquoi les prises de courant d une cuisine sont-elles branchées sur plusieurs circuits séparés? 21/09/07 9
Question 6.4 Soit un transformateur de petit magnétophone pour enfants branché au 120 V qui permet d obtenir 6 V à la sortie. a) De quel type de transformateur s agit-il? Expliquez. b) Si le nombre de tours à la sortie est de 150, donnez le nombre de tours à l entrée. c) Si le courant à l entrée est de 0,5 A, quel est le courant à la sortie? Question 6.5 Une famille ayant de très jeunes enfants utilise des bouchons à prise de courant. Pourquoi? 21/09/07 10
Question 6.6 Parmi les énoncés ci-dessous, indiquez celui ou ceux qui s applique(nt) au moteur électrique. a) L énergie électrique est convertie en énergie mécanique. b) Une bobine placée dans le champ magnétique d un aimant et parcourue par un courant entraîne un mouvement de rotation. c) Le rotor est la partie fixe d un moteur électrique. d) Sa puissance est proportionnelle au nombre de tours d enroulement de la bobine. e) Convertit le courant continu en courant alternatif. Question 6.7 Décrivez le fonctionnement d une chaîne de peinture électrostatique. 21/09/07 11