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Lycée C.COLOMB
Test de rentrée2002-Tle.doc
NOM : …………………………………
PRENOM :
…………………………………………
CLASSE: ………………………….
TEST DE RENTREE
I - LE COURANT ELECTRIQUE :
 Quelle est l’unité de l’intensité du courant électrique ?
l’unité du courant électrique est l’ampère.
 Donnez 3 sous multiples de cette unité avec leurs abréviations respectives.
Miliampères (mA)
Microampères (µA)
Nanoampères (nA)
 Avec quel appareil s’effectue la mesure de l’intensité du courant. Comment doit il être
câblé dans un circuit. Dessinez son symbole.
L’appareil qui permet la mesure du courant est l’ampèremètre. Il doit être câblé en série dans
un montage.
Symbole :
A
 Enoncez littéralement la loi des nœuds :
la somme des courants arrivant à un nœud est égale à la somme des courants partant de ce
nœud.
 Soit l’exemple suivant :
I1
Donnez l’expression de I3 :
I2
N
I5
I3
I1 + I5 + I3 = I2 + I4
I2 = I1 + I5 + I3 – I4
I4
II - LA DIFFERENCE DE POTENTIEL (DDP) :
 Dans quelle unité s’exprime le potentiel d’un point ? Donnez le symbole de cette unité.
Le potentiel d’un point s’exprime en volts. Son symbole est V.
 Exprimez la ddp UAB en fonction du potentiel du point A et celui du point B en complétant
l’expression suivante :
UAB = UA - UB
 Donnez la relation existant entre UAB et UBA :
UAB = - UBA
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 Avec quel appareil s’effectue la mesure d’une ddp ? Comment doit il être connecté dans le
circuit.
La mesure d’une ddp s’effectue à l’aide d’un voltmètre qui doit être connecté en dérivation
dans le montage.
 Soit l’exemple suivant :
UBA
-2V
B
A
5V
UAB
UAM
0V
UBM
M
 Tracez les ddp’s UAM , UBM , UAB et UBA . Donnez ensuite leur expression et leur
valeur respective.
UAM = 5V, UBM = -2V
UAM + UBA –UBM = 0V
UBA = UBM – UAM = -2 –5 = -7V
UAB = -UBA = 7V
 Soit l’exemple suivant :
D
A
E
UAB
B
C
 Tracez la ddp UAB.
 Donnez les 2 relations de CHASLES possibles pour exprimer la ddp UAB :
UAB = UAE + UEB
UAB = UAD + UDC + UCB
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II - L’ELEMENT RESISTIF :
 Donnez la signification des différents anneaux présents sur un composant résistif :
Anneaux de couleur : 1er = 1er chiffre significatif de la valeur, 2ème = 2éme chiffre significatif,
3ème = anneau multiplicateur
Anneau de tolérance : cet anneau permet de connaître la tolérance de l’élément résistif.
 Quel est l’anneau qui doit être lu en dernier ?
l’anneau de tolérance doit être lu en dernier.
 Quelle est la grandeur qui caractérise un élément résistif ? Quel est son unité ?
l’élément résistif est caractérisé par sa résistance. Son unité est l’ohm.
 Exemple :
- En utilisant le tableau du code des couleurs page suivante, déterminez la résistance
des éléments résistifs suivants :
1) R1 : JAUNE VIOLET
Jaune = 4, Violet = 7
Rouge = 100, or = 5%
Donc R1 = 47 x 100 = 4700 à 5%
ROUGE OR
2) R2 : MARRON NOIR ORANGE
marron = 1, noir = 0
orange = 1k, argent = 10%
donc R2 = 10 x 1k = 10k à 10%
ARGENT
- Compte tenu de la tolérance, déterminez quelles valeurs extrêmes peuvent prendre
les résistances ci-dessus :
R1 :
5% de 4700 = 235
R1min = 4700 – 235 = 4465
R1max = 4700 + 235 = 4935
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R2 :
10% de 10000 = 1000
R2min = 10000 – 1000 = 9000
R2max = 10000 + 1000 = 11000
-
Donnez le code des couleurs de la résistance suivante : R = 68k  10% en
expliquant votre raisonnement :
6 = bleu, 8 = gris, k = orange
10% = argent
donc R a le code des couleurs suivant :
bleu, gris, orange, argent
TABLEAU DU CODE DES COULEURS ( 4 anneaux) :
 Association d’éléments résistifs :
A
R1
R2
Donnez l’expression de la
résistance équivalente Req
entre les bornes A et B.
Donnez sa valeur si R1=2k,
R2=3k,R3=4k
B
R3
Réq = R1 + R2 + R3 = 2k + 3k + 4k = 9k
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Donnez l’expression de la
résistance équivalente Req
entre les bornes A et B.
Donnez
sa
valeur
si
R1=2k, R2=3k,R3=4k
R1
A
B
R2
R3
1/Réq = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 =1/2000 + 1/3000 + 1/4000 = 0,00108
Réq = 1/0,00108 = 926k
III - RELATION ENTRE LA DDP AUX BORNES D’UN ELEMENT RESISTIF ET
L’INTENSITE DU COURANT LE TRAVERSANT :
 Représentez et exprimez la ddp UAB dans les 2 cas suivants :
UAB
A
1)
B
UAB = R x I
R
I
UAB
2)
A
B
R
UAB = - R x I
I
 Tracez le symbole d’une source de tension et d’une source de courant :
Tension :
Courant :
 Soit le montage suivant :
I
R1
A
UAC
C
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B
R2
UBC
-Donnez l’expression
littérale de UBC en
fonction de UAC.
(détaillez).
-Donnez la valeur de
UBC si UAC=10V,
R1=R2=1k
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UBC = R2 x UAC / (R1 + R2)
UBC = UAC / 2 = 5V
 Comment appelle t’on communément le montage ci-dessus ?
Ce montage s’appelle le pont diviseur de tension
IV - PUISSANCE ELECTRIQUE:
 Si une portion de circuit soumise à une ddp U est traversée par un courant électrique
d’intensité I, la puissance électrique est définie par :
P =UxI
P : puissance en watts (W)
U: ddp en volts (V)
I : intensité électrique en ampères (A)
 Connaissant la loi d’ohm, donnez 2 autres expressions de cette puissance électrique P en
détaillant votre raisonnement :
U=RxI
P=RxIxI
P = R x I²
I = U /R
P = U x U/R
P = U² / R
V - RELATION ENTRE LA DATE ET LA DDP AUX BORNES D’UN DIPOLE :
 Exprimez la relation entre la période T et la fréquence f d’une ddp périodique.
f = 1/ T
 On donne l’expression générale d’une ddp sinusoïdale nommée UEM :
UEM = UEMmax . sin (2..f.t)
 Que représente UEMmax et f dans cette expression :
UEMmax représente l’amplitude maximale du signal UEM.
f représente la fréquence du signal UEM.
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 Soit l’expression suivante:
UEM = 4 . sin (2000 .  . t)
a) Déterminez l’amplitude de UEM :
UEM a une amplitude de 4V.
b) Déterminez la fréquence puis la période du signal UEM :
2000 = 2 x f soit f = 2000 / 2 = 1000Hz
T = 1 / f = 1/1000 = 0,001s = 1ms
c) Tracez sur le repère ci-dessous la ddp UEM :
Vous établirez vous même votre échelle.(Ne représentez la courbe que sur 1 période).
UEM
4V
T
t
1ms
 Soit la courbe suivante relevée sur un oscilloscope :
2 ms/div
2V/div
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 Il vous est demandé d’établir l’expression algébrique de cette courbe en procédant
de la façon contraire à la question précédente. ( Calcul de l’amplitude du signal, de sa
période puis de la fréquence avant d’établir la relation)
T = 4 x 2ms = 8ms
f = 1 / T = 1/0,008 = 125Hz
amplitude = 8V
soit V = 4 x sin (250. .t)
 Notion de rapport cyclique :
1) Donnez l'expression du rapport cyclique  en fonction de la période T d’une part
puis en fonction de la fréquence f d’autre part en expliquant votre raisonnement :
 = TH / T or
T = 1/f
donc  = TH .f
2) Quelle est l'unité du rapport cyclique ?
Le rapport cyclique n’a pas d’unité.
3) Soit le chronogramme suivant:
UBC
TH
TL
+5V
T
t (s)
0
2
3-1) Tracez et déterminez l’expression et la valeur de la période T de uBC :
T = TH + TL = 10µs
3-2) Déterminez la valeur du rapport cyclique  de uBC.( l'exprimer en %)
On a  = TH / T donc  = 6µs / 10µs = 0,6 soit 60 %
VI - CONDENSATEUR :
 Expliquez en quelques mots de quoi est constitué un condensateur :
Un condensateur est constitué de 2 armatures séparées par un isolant (diélectrique).
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 Quelle est la grandeur qui caractérise un condensateur ? Quelle est l’unité de cette
grandeur ? Donnez le symbole de cette unité.
La grandeur qui caractérise un condensateur est la capacité dont l’unité est le Farad (F).
 Association de condensateurs :
Groupement série :
Groupement dérivation :
Ceq = C1.C2/(C1+C2)
Ceq = C1 + C2
 Charge et décharge d’un condensateur à travers un élément résistif :
Dans le montage de la figure ci-dessous, un condensateur, préalablement déchargé, est
alimenté par un générateur, de f.e.m. E et de résistance interne négligeable, à travers un
élément résistif de valeur R1.
uR
i
R1
E
uC
C1
V
Montage pour le relevé de la courbe de charge d'un condensateur.
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Si
E = 5V ; R1= 10 k ; C1=2000 µF
 Donnez l’expression littérale puis la valeur de la constante de temps  du
montage .
 = R1 x C1 = 20s
 En pratique on peut considérer qu’un condensateur est chargé au bout d’une durée
égale à 5 soit dans notre exemple100s.
 Déterminez, à l’aide des courbes universelles ci dessous, la valeur de la ddp uc à la
date t1 = 26 secondes. Expliquez votre raisonnement et faite le apparaître sur les
courbes :
On a t1 = 26 s soit t1 = 1,3 . . Donc d’après la courbe de charge, on a 70 % de la charge
maximale (E =5V) , ce qui correspond à Uc = 70% . 5V = 3,5V.
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VII - DIODE A JONCTION :
 Soit la caractéristique d’une diode à jonction :
A
ID
DIODE PASSANTE :
Modèle équivalent :
UDO
ID
K
A
Rd
K
UAK
UAK
0
UD0 = 0,6V
 Remplir les cases pour chaque
cas de fonctionnement de la
diode(bloquée et passante).
DIODE BLOQUEE :
Modèle équivalent :
 Soit le montage suivant :
I
Caractéristiques
de la diode D
a) Donnez l’état de la diode D en justifiant votre réponse :
la diode D est passante car le potentiel de l’anode est plus grand que le potentiel de la cathode.
b) Refaire le schéma ci-dessus en remplaçant la diode par son modèle équivalent :
I
IR
R1
Rd = 0
ID
U
R2
UDO
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c) Déterminez l’expression et la valeur de IR :
IR = VR2 / R2 = Ud0 / R2 = 0,7V / 1000 = 0,7mA
d) Déterminez l’expression et la valeur de I :
U – R1xI – Ud0 = 0
U – Ud0 = R1xI
I = (U – Udo) / R1
I = (10 –0,7) / 1000 = 9,3mA
e) Déterminez alors l’expression et la valeur de ID :
ID = I – IR = 9,3 – 0,7 = 8,6mA
VIII - TRANSISTOR EN COMMUTATION :
Dans le montage ci-après, on applique à l'entrée
VAM un signal carré d'amplitude E = 10V.
Vcc = 20V
IC
VAM (V)
RC
E =10
0
MIN = 100
VBE = 0,6V
VCESAT = 0V ( lorsque T est saturé ).
t (s)
10 k
RB
VAM
IB
B
T
1 k
C
VsM
VBE
E
1) Donnez la condition de blocage et ensuite la condition de saturation du transistor T :
- Condition de blocage : IB = 0A ..............................................................................................
.....................................................................................................................................................
- Condition de saturation : IB > Icsat / min ...........................................................................
.....................................................................................................................................................
2) Pour quelle valeur du signal d'entrée VAM, le transistor est-il bloqué ? Justifiez votre
réponse :
Le transistor sera bloqué pour VAM = 0V car dans ce cas le courant IB est égal à 0A.
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a) Donnez le schéma équivalent de la jonction Collecteur - Emetteur lorsque le
transistor est bloqué.
Transistor bloqué : la jonction collecteur émetteur est équivalente à un interrupteur ouvert.
b) Déterminez alors l’expression et la valeur de VS. Refaire le schéma équivalent de
la maille de sortie pour vous aider.
Vcc – Urc – Vs = 0
Urc = 0V car Ic = 0A
Vcc – Vs = 0
Vs = Vcc = 10V
URc
Vcc
Vs
3)
a) Donnez le schéma équivalent de la jonction Collecteur-Emetteur lorsque le
transistor est saturé.
Transistor saturé : jonction collecteur émetteur équivalent à un interrupteur fermé
b) Déterminez alors l’expression et la valeur de VS. Refaire le schéma équivalent de
la maille de sortie pour vous aider.
VS = 0V car liaison directe avec la masse. .................................................................................
URc
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
Vcc
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
Vs
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
c) Déterminez alors l’expression et la valeur du courant de saturation ICSAT :
Icsat = Vcc / Rc = 20 / 1000 = 20mA..........................................................................................
.....................................................................................................................................................
.....................................................................................................................................................
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5) Tracez le chronogramme du signal de sortie Vs en concordance de temps avec le signal
d'entrée Ve.
Ve
10V
t
Vs
20V
t
IX - THEOREME DE SUPERPOSITION :
Soit le schéma structurel suivant :
R1
E1
R2
R3
Vi
E2
1- Déterminer la résistance Req correspondant à l’association de R1 et R2.
Req = R1*R2 /(R1+R2)
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2- Dessiner le schéma équivalent en intégrant la résistance Req.
Req
E1
R3
Vi
E2
3- A l’aide du théorème de superposition, déterminer l’expression de la ddp Vi en
fonction de E1, E2, Req et R3. Vous devez justifiez vos résultats en dessinant des
schémas équivalent.
Je garde E1 et j’éteins E2 :
Vi(1) = (R3xE1)/(R3 + Req)
Je garde E2 et j’éteins E1:
Vi(2) = (Req xE2)/(R3 + Req)
Vi = Vi(1) + Vi(2)
Vi = (R3xE1 + ReqxE2) / (Req + R3)
4- Déterminer l’expression de E2 en fonction de E1 et des résistances sachant que Vi =
0V.
0 = (R3xE1 + ReqxE2) / (Req + R3)
0 = (R3xE1 + ReqxE2)
- R3xE1= ReqxE2
ReqxE2= - R3xE1
E2 = - R3xE1/Req
5- Si R1 = 10k, R2 = 2,2k, R3 = 4,7k et E1=10V, calculer la valeur de la ddp E2.
Req = R1xR2 /(R1+R2)
Req =10x103x2,2x103/(10x103+2,2x103)
Req =1,8k
E2 = - R3xE1/Req
E2 = -4,7x103x10/(1,8x103)
E2 = -47/1,8
E2 =-26,1V
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X - THEOREME DE THEVENIN :
Soit le schéma structurel suivant :
Point A
E = 15V
R1 = 1 k
R2 = 10 k
R1
R2
E
R ( charge )
Point B
1- Déterminer le générateur équivalent de Thévenin Eth (Eth étant la ddp vue entre A et B
quand la charge est déconnectée.
On applique le pont diviseur de tension :
R1
A
UAB = R2xE/(R1 +R2)
R2
3
E
3
UAB = 10x10 x15/(11x10 )
UAB = 13,6V
B
2- Déterminer la résistance équivalente de Thévenin Rth (Rth est la résistance équivalente du
montage lorsque la charge est déconnectée et les sources du montage éteintes).
Rth=R1xR2/(R1+R2)
Rth =10x103x103/(11x103)
Rth = 909
A
R1
R2
B
3- Compléter le schéma équivalent suivant :
Rth = 909.
A
Eth = 13,6 V
B
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XI - AIL :
Soit le schéma structurel suivant :
+Vcc
+
R1
-
V+
-Vcc
Ve
Vs
VR2
R1 = 1k
R2 = 10k
Ve = 5V
Vcc = 12V
1- Donner le régime de fonctionnement de ce montage en justifiant votre réponse.
Rappeler les caractéristiques essentielles de ce mode de fonctionnement.
Ce montage fonctionne en linéaire car la sortie est reliée à l’entrée 2- Flécher les ddp V+ et V- sur le schéma.
3- Exprimer V- = f(R1, R2, Ve, Vs) en utilisant le théorème de superposition.
R1
Je garde VE et j’éteins VS:
V-(1) = (R2xVE)/(R1 + R2)
VE
R2
V-
VS
Je garde VS et j’éteins VE:
V-(2) = (R1xVS)/(R1 + R2)
V- = Vi(1) + Vi(2)
V- = (R2xVE + R1xVS) / (R1 + R2)
4- Calculer Vs et donner le nom du montage réalisé.
V+ = 0V
Or V+ = V- donc V- = 0V
0 =(R2xVE + R1xVS) / (R1 + R2)
0 =(R2xVE + R1xVS)
- R1xVS = R2xVE
VS = - R2xVE/R1
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XII – LOGIQUE : les opérateurs logiques
1- Tables de vérité
 Compléter les tables de vérité ci-dessous :
ET
E2
0
1
0
1
NON ET
E2
0
1
0
1
E1
0
0
1
1
E1
0
0
1
1
S
0
0
0
1
E1
0
0
1
1
S
1
1
1
0
E1
0
0
1
1
OU
E2
0
1
0
1
NON OU
E2
0
1
0
1
S
0
1
1
1
S
1
0
0
0
2- Equation logique
Soit le schéma logique suivant :
 Déterminer les équations logiques des sorties S1, S2, S3, S4 et S5 en fonction des entrées
a, b, c, d.
S1 = b\
S2 = c+d
S3 = a
.
b\
S4 = (c+d)\
.
S5 = (a b\) + (c+d)\
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