La tension électrique dans les circuits

4ème COURS
Electricité Chapitre 2
LA TENSION ÉLECTRIQUE DANS LES CIRCUITS
CORRECTION
DES
EXERCICES
Téléchargé sur http://gwenaelm.free.fr/gestclasse
Correction :
Exercice 7 p 99
a – Pour une centrale électrique : U = 380 kV = 380 000 V
b - Pour une photopile : U = 400 mV = 0,4 V
Exercice 11 p 99
Elle doit, pour obtenir la plus grande précision, utiliser le plus petit calibre supérieur à la valeur qu'elle va mesurer (au
maximum 4,5 V si la pile est neuve). Elle doit donc choisir le calibre 20 V.
Elle peut également utiliser le calibre 200 V. En effet, le calibre étant la valeur maximale que l'appareil peut mesurer quand
le sélecteur est dans cette position, il est impossible d'utiliser le calibre 2 V (qui peut, au maximum, mesurer une tension de
2 V) et encore moins celui de 200 mV.
Exercice 8 p 99
1 – La borne ⊕ doit être reliée à la borne V. La borne ⊝, quant à elle, sera reliée à la borne COM.
2 – Sachant que la tension aux bornes d'une pile plate est au maximum de 4,5 V (cette tension baisse ensuite au cours de
l'utilisation), il faudra utilisé le calibre 20 V car c'est le plus petit calibre qui soit supérieur à 4,5 V. Il nous donnera donc la
meilleure précision.
Exercice 9 p 99
1 – Le pôle ⊕ correspond à la plus courte lame de laiton. En effet, lorsqu'un voltmètre affiche une tension négative, c'est
que la borne COM est reliée à la borne ⊕ du générateur. Or la borne COM est ici reliée (fil rouge) à la lame de laiton la plus
courte.
2 – Lorsque le voltmètre est branchée de manière erronée, il affiche la valeur de la tension mesurée mais précédée d'un signe
négative. La tension entre les bornes de la pile est donc de 4,5 V.
Exercice 10 p 99
Puisque la borne A est reliée à la borne ⊕ de la pile (fil rouge), c'est sur cette borne qu'elle doit brancher la borne V du
voltmètre en utilisant donc le fil rouge. L'autre fil sera lui relié à la borne B.
Si Léa fait un mauvais branchement, le voltmètre affichera la bonne valeur de la tension mais elle sera précédée d'un signe -.
Exercice 16 p 100
1 – Puisque nous avons affaire à un circuit en dérivation dans lequel on sait que s'applique la loi d'unicité des tensions
(« Dans un circuit dérivation, les tensions aux bornes des différentes branches sont égales. »), nous pouvons affirmer que le
voltmètre V2 affichera, s'il est correctement branché, la même valeur que le voltmètre V1, c'est-à-dire 6 V.
2 – Pour la même raison, la tension aux bornes de la résistance R1 est également de 6 V.
Exercice 13 p 100
1 – Voir schéma ci-contre.
2 – On sait que la tension aux bornes d'un interrupteur fermé peut être considérée
comme nulle. On sait aussi que dans un circuit en série, la tension aux bornes du
générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des dipôles récepteurs (loi
d'additivité des tensions dans un circuit en série). La tension aux bornes du générateur
est donc telle que UG = UR1 + UR2 + UI
Soit UG =2,5 + 2 + 0 = 4,5 V. La tension entre les bornes du générateur est donc de 4,5 V.
Exercice 14 p 100
1 – Lorsque l'interrupteur est fermé, il se comporte comme un fil et a donc une tension nulle entre ses bornes. Puisqu'il s'agit
d'un circuit série (dans lequel nous devons appliqué la loi d'additivité des tensions), nous devons écrire
UG = UL + UI = UL + 0 = UL. La tension entre les bornes de la lampe est donc de 6 V.
2 – Lorsque l'interrupteur est ouvert, aucun courant ne traverse la lampe : la tension entre ses bornes est nulle. Nous pouvons
toujours écrire UG = UL + UI = UI . La tension aux bornes de l'interrupteur est donc de 6 V.
Exercice 17 p 100
Les deux résistances sont branchés en dérivation, c'est pourquoi la tension entre leurs bornes est la même (loi d'unicité des
tensions dans un circuit en dérivation). Le moteur est, par contre, branchée en série avec le moteur et le bloc que constitue
les deux résistances en dérivation. Nous devons donc, pour trouver la valeur de la tension aux bornes du générateur,
appliquer la loi d'additivité des tensions dans un circuit en série (« Dans un circuit série, la tension aux bornes du générateur
est égale à la somme des tensions aux bornes des autres dipôles. »). Nous pouvons alors écrire UG = UM + UR1 = 3 + 2 = 5 V
(où UG est la tension aux bornes du générateur, UM celle aux bornes du moteur et UR1 celle aux bornes de la résistance).
Exercice 21 p 101
1 – Si l'interrupteur est ouvert, aucun courant ne circule dans la lampe et le moteur. La tension entre les bornes de la lampe
(voltmètre (a) n'indique donc aucune tension. En revanche, le voltmètre (b) indique la tension aux bornes du générateur (non
nulle puisqu'il s'agit du générateur).
2 – a – Aux bornes d'un interrupteur fermé, la tension est nulle.
b – Pour déterminer la tension aux bornes du moteur, on utilise la loi d'additivité des tensions dans un circuit en série et
on écrit UG = UM + UL + UI. Donc UM = UG - UL = 6 - 2,5 = 3,5 V. La tension aux bornes du moteur est de 3,5 V.
Correction :
Exercice 7 p 99
a – Pour une centrale électrique : U = 380 kV = 380 000 V
b - Pour une photopile : U = 400 mV = 0,4 V
Exercice 11 p 99
Elle doit, pour obtenir la plus grande précision, utiliser le plus petit calibre supérieur à la valeur
qu'elle va mesurer (au maximum 4,5 V si la pile est neuve). Elle doit donc choisir le calibre 20 V.
Elle peut également utiliser le calibre 200 V. En effet, le calibre étant la valeur maximale que
l'appareil peut mesurer quand le sélecteur est dans cette position, il est impossible d'utiliser le
calibre 2 V (qui peut, au maximum, mesurer une tension de 2 V) et encore moins celui de 200
mV.
Exercice 8 p 99
1 – La borne ⊕ doit être reliée à la borne V. La borne ⊝, quant à elle, sera reliée à la borne
COM.
2 – Sachant que la tension aux bornes d'une pile plate est au maximum de 4,5 V (cette tension
baisse ensuite au cours de l'utilisation), il faudra utilisé le calibre 20 V car c'est le plus petit
calibre qui soit supérieur à 4,5 V. Il nous donnera donc la meilleure précision.
Exercice 9 p 99
1 – Le pôle ⊕ correspond à la plus courte lame de laiton. En effet, lorsqu'un voltmètre affiche
une tension négative, c'est que la borne COM est reliée à la borne ⊕ du générateur. Or la borne
COM est ici reliée (fil rouge) à la lame de laiton la plus courte.
2 – Lorsque le voltmètre est branchée de manière erronée, il affiche la valeur de la tension
mesurée mais précédée d'un signe négative. La tension entre les bornes de la pile est donc de 4,5
V.
Exercice 10 p 99
Puisque la borne A est reliée à la borne ⊕ de la pile (fil rouge), c'est sur cette borne qu'elle doit
brancher la borne V du voltmètre en utilisant donc le fil rouge. L'autre fil sera lui relié à la borne
B.
Si Léa fait un mauvais branchement, le voltmètre affichera la bonne valeur de la tension mais elle
sera précédée d'un signe -.
Exercice 16 p 100
1 – Puisque nous avons affaire à un circuit en dérivation dans lequel on sait que s'applique la loi
d'unicité des tensions (« Dans un circuit dérivation, les tensions aux bornes des différentes
branches sont égales. »), nous pouvons affirmer que le voltmètre V2 affichera, s'il est
correctement branché, la même valeur que le voltmètre V1, c'est-à-dire 6 V.
2 – Pour la même raison, la tension aux bornes de la résistance R1 est également de 6 V.
Exercice 13 p 100
1 – Voir schéma ci-contre.
2 – On sait que la tension aux bornes d'un
interrupteur fermé peut être considérée comme nulle.
On sait aussi que dans un circuit en série, la tension
aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des dipôles récepteurs (loi
d'additivité des tensions dans un circuit en série). La tension aux bornes du générateur est donc
telle que UG = UR1 + UR2 + UI
Soit UG =2,5 + 2 + 0 = 4,5 V. La tension entre les bornes du générateur est donc de 4,5 V.
Exercice 14 p 100
1 – Lorsque l'interrupteur est fermé, il se comporte comme un fil et a donc une tension nulle entre
ses bornes. Puisqu'il s'agit d'un circuit série (dans lequel nous devons appliqué la loi d'additivité
des tensions), nous devons écrire
UG = UL + UI = UL + 0 = UL. La tension entre les bornes de la lampe est donc de 6 V.
2 – Lorsque l'interrupteur est ouvert, aucun courant ne traverse la lampe : la tension entre ses
bornes est nulle. Nous pouvons toujours écrire UG = UL + UI = UI . La tension aux bornes de
l'interrupteur est donc de 6 V.
Exercice 17 p 100
Les deux résistances sont branchés en dérivation, c'est pourquoi la tension entre leurs bornes est
la même (loi d'unicité des tensions dans un circuit en dérivation). Le moteur est, par contre,
branchée en série avec le moteur et le bloc que constitue les deux résistances en dérivation. Nous
devons donc, pour trouver la valeur de la tension aux bornes du générateur, appliquer la loi
d'additivité des tensions dans un circuit en série (« Dans un circuit série, la tension aux bornes du
générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des autres dipôles. »). Nous pouvons
alors écrire UG = UM + UR1 = 3 + 2 = 5 V (où UG est la tension aux bornes du générateur, UM celle
aux bornes du moteur et UR1 celle aux bornes de la résistance).
Exercice 21 p 101
1 – Si l'interrupteur est ouvert, aucun courant ne circule dans la lampe et le moteur. La tension
entre les bornes de la lampe (voltmètre (a) n'indique donc aucune tension. En revanche, le
voltmètre (b) indique la tension aux bornes du générateur (non nulle puisqu'il s'agit du
générateur).
2 – a – Aux bornes d'un interrupteur fermé, la tension est nulle.
b – Pour déterminer la tension aux bornes du moteur, on utilise la loi d'additivité des tensions
dans un circuit en série et on écrit UG = UM + UL + UI.
Donc UM = UG - UL = 6 - 2,5 = 3,5 V. La tension aux bornes du moteur est de 3,5 V.