ÉLECTRICITE 4 Une nouvelle grandeur : la résistance

ÉLECTRICITE 4 Une nouvelle grandeur :
la résistance électrique
EXERCICES SUPPLEMENTAIRES
Vrai ou faux
Indique si chacune des phrases suivantes est vraie ou fausse.
a. Tous les dipôles obéissent à la loi d’Ohm.
b. L’effet Joule est un échauffement dû au courant électrique.
c. Un fusible est un dipôle ohmique.
d. Une pile est un dipôle ohmique.
Corrigé
a. Faux
b. Vrai
c. Vrai
d. Faux
Compléter le texte
Recopie et complète le texte à l’aide des mots en italique.
La loi d’Ohm affirme que pour un ..................... ohmique, la ..................... est égale à la
..................... multipliée par l’intensité. On peut trouver la valeur de la résistance en la
mesurant avec un ....................., ou bien en traçant la ..................... du dipôle.
tension – caractéristique – résistance – ohmmètre – dipôle
Corrigé
La loi d’Ohm affirme que pour un dipôle ohmique, la tension est égale à la résistance
multipliée par l’intensité. On peut trouver la valeur de la résistance en la mesurant avec un
ohmmètre, ou bien en traçant la caractéristique du dipôle.
Quelques calculs
On branche une résistance R aux bornes d’un générateur de tension U = 24 V.
1. Quelle est la valeur de R si on mesure une intensité I = 0,12 A dans cette résistance ?
2. Si on avait pris R = 1,2 kΩ, quelle serait l’intensité mesurée ?
3. Représente le circuit électrique correspondant.
!
Corrigé
U
1. R = = 200 " .
I
U
24
= 0,02 A = 20 mA
2. I = =
R 1200
3. Voir schéma ci-contre.
I
U
R
Électricité 4 – Exercices supplémentaires – 1
Un circuit en boucle simple
Le circuit ci-contre comporte un générateur et deux résistances
en série, dont l’une vaut 100 Ω.
1. L’intensité du courant dans le circuit est I = 0,10 A. Quelle est
la tension aux bornes de la résistance de 100 Ω ?
2. La tension aux bornes de l’autre résistance est 22 V. Quelle
est la valeur de cette résistance ?
3. Quelle est la tension aux bornes du générateur ?
100 Ω
Corrigé
1. U = R I = 10 V.
U
22
=
= 220 " .
I 0,10
3. D’après la loi d’additivité des tensions : U = 10 + 22 = 32 V.
2. L’intensité I est la même que dans les autres dipôles : R =
!
Principe du paratonnerre
Un paratonnerre sert à protéger un bâtiment de la foudre, en évitant que ce bâtiment soit
traversé par un courant trop fort. Le paratonnerre est constitué d’une pointe métallique et d’un
câble conducteur qui la relie à la terre. On peut comparer le bâtiment à une piste de ski et le
paratonnerre à une autre piste ajoutée à côté.
Bâtiment sans paratonnerre
Bâtiment avec paratonnerre
1. Le bâtiment est-il un bon conducteur de l’électricité ?
2. Explique comment le paratonnerre protège le bâtiment.
Corrigé
1. On compare le bâtiment à une piste très étroite (et avec des obstacles) : c’est un mauvais
conducteur de l’électricité.
2. Le paratonnerre est un très bon conducteur : son ajout permet à l’électricité de passer par
une autre voie, beaucoup plus facilement que par le bâtiment. Presque tout le courant
électrique passera donc par le paratonnerre, et non par le bâtiment : celui-ci est donc protégé.
Électricité 4 – Exercices supplémentaires – 2
Amplification
On peut utiliser des résistances pour fabriquer un amplificateur, c’est-à-dire un montage qui
permet de multiplier une tension par une certaine valeur. Par exemple avec deux résistances
R
R1 et R2 et certains composants électroniques, on peut multiplier une tension par 2 .
R1
1. On réalise un amplificateur avec R1 = 100 Ω et R2 = 470 Ω. Si la tension à l’entrée vaut
2 V, quelle est la tension à la sortie ?
2. On dispose des résistances suivantes : 100 Ω, 470 Ω, 1 kΩ, 47 kΩ, 100 kΩ. Quelles valeurs
faut-il prendre pour R1 et R2 pour obtenir un amplificateur qui multiplie la tension par 10 ? par
100 ?
3. Quelle est la valeur maximale de l’amplification que l’on peut obtenir avec deux de ces
résistances ?
Corrigé
470
= 9,4 V .
100
2. Pour multiplier par 10 : R1 = 100 Ω et R2 = 1 kΩ.
Pour multiplier par 100 : R1 = 1 kΩ et R2 = 100 kΩ, ou bien R1 = 470 Ω et R2 = 47 kΩ.
1. À la sortie : U s = 2 !
Court-circuit
Essayons de comprendre le principe d’un fil de court-circuit.
1. Dans le circuit 1, le dipôle ohmique de
résistance R est-il parcouru par un courant ?
2. Dans le circuit 2, on a ajouté un fil (en rouge)
aux bornes de la résistance R. Quelle est la tension
R
R
aux bornes de ce fil ? Et aux bornes du dipôle
ohmique ?
3. D’après la loi d’Ohm, quelle est alors l’intensité
du courant dans le dipôle ohmique ?
Circuit 1
Circuit 2
Corrigé
1. C’est un circuit fermé à une seule boucle, donc la résistance est parcourue par le même
courant que les deux autres dipôles.
2. Aux bornes d’un fil, la tension est nulle. Puisque ce fil est en dérivation sur le dipôle
ohmique, la tension aux bornes du dipôle ohmique est nulle aussi.
3. U = R I avec U = 0 donc I = 0 : il n’y a plus de courant dans le dipôle ohmique.
Électricité 4 – Exercices supplémentaires – 3