Exercices de Physique Chimie pour le lycen bachelier

Lois du courant continu dans un circuit
Version adaptée :
On considère le circuit ( I ) ci-contre.
1 ) Indiquer, sur le schéma, le sens du courant dans toutes les
branches.
2)
La valeur de la tension délivrée par le générateur est
UPN = 10V.
Quelle est la valeur de UAB ? Quelle est la valeur de UDE ?
On donne UAC = 4,0V. Calculer UCB .
3)
4)
P
A
(E,r
D
R1
R3
C
R2
N
B
E
R1 = 33 Ω ; R2 = 47 Ω ; R3 = 100 Ω .
a) Enoncer la loi d’additivité des résistances associées en série 1.
Calculer la résistance R’ équivalente à l’association (R1, R2) 1.
b ) Enoncer la loi de calcul des résistances en dérivation 1.
Calculer la résistance R équivalente à l'association (R’, R3) 1.
R est équivalente à l’association des trois conducteurs ohmiques (R1, R2, R3).
c)
Déterminer l'intensité I du courant qui circule dans cette résistance R.
a) Enoncer la loi d’Ohm pour un conducteur ohmique de résistance R 1.
b ) Calculer l'intensité I3 du courant traversant le conducteur ohmique de résistance R3.
c ) Quelle est l'intensité I1 du courant traversant le conducteur ohmique de résistance R1 ?
d ) Quelle est l'intensité du courant traversant le conducteur ohmique de résistance R2 ?
2
e) Vérifie-t-on la loi des nœuds (ou loi d’additivité des intensités) au point A ?
5) On donne ci-dessous la caractéristique courant-tension du générateur : c’est la courbe qui représente la tension aux
bornes du générateur en fonction de l’intensité I du courant qu’il délivre 3.
UPN en V
15,0
8,0
I en mA
0
320
a ) Pourquoi dit-on que c’est un générateur linéaire ?
b ) Montrer que cette caractéristique linéaire peut se traduire par une relation du type 4 : UPN = E
– r I.
Vérifier que cette relation est homogène 2.
Que désignent E et r ?
A l'aide de la représentation graphique, calculer les valeurs des constantes E et r.
c ) Calculer I dans le cas du montage ( I ).
Votre résultat est-il en accord avec la réponse à la question 3 ) c ) ?
6) Calculer la puissance électrique fournie par le générateur au circuit extérieur 5.
1
Détailler les étapes pour des questions avec lesquelles les lycéens ne sont pas familiers.
Tester une autre compétence.
3
Définir cette courbe, car cela ne fait pas partie des connaissances exigibles.
4
Donner la relation car elle ne fait pas partie des connaissances exigibles.
5
Utiliser le vocabulaire précis auquel les lycéens sont habitués.
2
Académie de Créteil
http://www.ac-creteil.fr/physique
Réponses
1) I descend les potentiels : de P vers A ; de A vers B ; de D vers E ; de B vers N.
2) UAB = UPN car des fils relient A à P et B à N. De même pour UDE.
UAB = UAC + UCB
UCB = UAB – UAC = 6,0 V
3) a) les résistances s’ajoutent. R’ = R1 + R2 = 80 Ω
b) les inverses des résistances s’ajoutent. 1/R = 1/80 + 1/100 = 9/400 R = 400 / 9 = 44 Ω
c) I = UPN / R = 0,23 A
4) a) U = R I avec les orientations récepteur
b) I3 = UDE / R3 = UPN / R3 = 0,10 A
c) I1 = UAC / R1 = 0,12 A d) I2 = I1
e) I1 + I3 = 73 / 330= 292 / 1320 ≈ I = 9/ 40 =
297 / 1320
5) a) générateur linéaire car la caractéristique est une droite.
b) droite de pente négative :
UPN = E – r I homogène car UPN, E et r I sont des tensions
pour I = 0, UPN = E (f.é.m)
E = 15,0 V
r = ( E – UPN ) / I
I = 0,32 A pour UPN = 8,0 V
r = 22 Ω
c) UPN = E – r I = 15 – 22 I
Pour UPN = 10 V, on a I = ( E – UPN ) / r = 0,23 A accord
6) puissance fournie au circuit extérieur : P = UPN I = 2,3 W
La puissance totale fournie par le générateur est E I = 3,5 W, mais une partie est dissipée par
effet Joule dans le générateur : r I2 = 1,2 W…
Version initiale
On considère le circuit ( I ) ci-contre.
1 ) Indiquer, sur le schéma, le sens du courant dans toutes
les branches.
2 ) La valeur de la tension délivrée par le générateur est
UPN = 10V.
Quelle est la valeur de UAB ?
On donne UAC = 4,0V. Calculer UBC .
A
P
(E,r
D
R1
C
R2
R3
N
B
E
3 ) R1 = 33 Ω ; R2 = 100 Ω ; R3 = 47 Ω
a ) Déterminer la résistance équivalente à l'association des trois conducteurs ohmiques.
b ) Déterminer l'intensité I du courant qui circule dans cette résistance équivalente.
4)
a ) Calculer l'intensité I2 du courant traversant le conducteur ohmique de résistance R2.
b ) Quelle est l'intensité I1 du courant traversant le conducteur ohmique de résistance R1 ?
c ) Quelle est l'intensité du courant traversant le conducteur ohmique de résistance R3 ?
On justifiera les réponses en indiquant les lois appliquées.
5) On donne la caractéristique couranttension du générateur.
U en V
a ) Est-ce un générateur linéaire ?
15,0 V
Pourquoi ?
b ) A l'aide de la représentation
8,0
graphique, déterminer la force
V
électromotrice E et la résistance interne r
I en A
de ce générateur.
0,32 A
c ) En déduire la relation entre UPN et
l'intensité I du courant traversant le
générateur.
Calculer I dans le cas du montage ( I ).
Votre résultat est-il en accord avec la
réponse à la question 3 ) b ) ?
d) Quelle est l’intensité de court-circuit
de ce générateur ?
6) Calculer la puissance délivrée par le générateur dans le montage ( I ).
Académie de Créteil
http://www.ac-creteil.fr/physique