3eme Electricité II Exo Corrige v3.0

Exercices corrigés – Electricité niveau 3ème
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Exercice 2 page 157 (chapitre 3)
a) Les oscillogrammes 1, 2 et 3 représentent une tension périodique car
on peut constater que le signal est formé d’un motif qui se répète
régulièrement.
b) Les oscillogrammes 1 et 3 représentent une tension alternative car on
peut constater la tension prend successivement des valeurs positives
et négatives qui se compensent.
Exercice 3 page 157 (chapitre 3)
a) On utilise un oscilloscope pour obtenir ces deux courbes car on
visualise sur les figures 1 et 2 des oscillogrammes.
b) La figure 1 caractérise une tension continue car le signal garde la
même valeur de tension au cours du temps. La figure 2 représente une
tension variable car la tension ne garde pas la même valeur au cours
du temps.
c) Un générateur basse fréquence délivre une tension variable. Une pile
délivre une tension continue.
Exercice 5 page 157 (chapitre 3)
a) L’abréviation « B = 2 ms/DIV » est le calibre choisi pour le temps. Il
exprime le fait qu’horizontalement, une division correspond à une
durée de 2 ms.
b) Pour mesurer la période, il faut identifier un motif qui permet de
reconstruire toute la courbe en le translatant. Ici, on peut utiliser 3
motifs : entre A et E, entre B et F et entre C et G.
c) Pour mesurer la période, nous allons choisir les points C et G car le
point C correspond au début d’une division et se sera donc plus simple
de mesurer le nombre de division qui correspond à la durée du motif.
Nombre de division du motif = 2,5 divisions
T = Nombre de division du motif × calibre
T = 2,5 divisions × 2 ms/division
T = 5 ms
Exercice 6 page 157 (chapitre 3)
a) f est en hertz et T en secondes.
=
1
b)
T = 0,2 s
=
T = 0,2 ms
soit, T = 0,2.10-3 s
1
0,2
f = 5 Hz
=
1
0,2 × 10
f = 5.103 Hz
Exercice 13 page 159 (chapitre 3)
a) Ces deux tensions ont la même période car sur l’oscillogramme on
peut observer que les motifs des deux signaux s’étendent sur 4
divisions.
b)
Umax(GBF)
On constate sur l’oscillogramme que la tension maximale du GBF
correspond à deux divisions.
Umax(GBF) = Nombre de division de Umax(GBF) × calibre
Umax(GBF) = 2 divisions × 5 V/division
Umax(GBF) = 10 V
Umax(R)
On constate sur l’oscillogramme que la tension maximale du résistance
correspond à 0,5 division.
Umax(R) = Nombre de division de Umax(R) × calibre
Umax(R) = 0,5 division × 5 V/division
Umax(GBF) = 2,5 V
c) On constate sur l’oscillogramme que la tension de la résistance est à
son maximum lorsque celle du GBF est maximale.
d) On dit que ces deux courbes sont en phases car elles varient au même
rythme : elles ont la même période et leur tension est maximale au
même moment.
Exercice 6 page 183 (chapitre 4)
Je sais que P = U × I et je vais donc calculer la puissance de chacune de
ces lampes.
• Lampe 1 (U = 4,5 V ; I = 0,3 A)
P = 4,5 V × 0,3 A
P = 1,35 W
• Lampe 2 (U = 3,5 V ; I = 0,2 A)
P = 3,5 V × 0,2 A
P = 0,7 W
La lampe 1, celle de gauche, est donc plus puissante que la lampe 2.
Exercice 9 page 184 (chapitre 4)
a) Le calibre 500 mA signifie que fusible grillera si l’intensité qui le
parcourt dépasse 500 mA.
b) Si on utilise un générateur délivrant une tension trop grande, le fusible
présent dans le circuit grillera. Cela peut être le cas si on branche un
appareil qui fonctionne à 100 V sur une prise de secteur qui délivre
230 V.
c) L’énergie électrique se transforme en énergie thermique à cause du
passage des électrons dans le fusible ce qui finit par le faire fondre
lorsque la température est suffisamment élevée. Plus l’intensité est
grande, plus le débit d’électrons est grand et donc plus la température
sera élevée.
Exercice 11 page 184 (chapitre 4)
a) schéma ci-contre.
b) Il s’agit d’un circuit en
série donc l’intensité est
la même dans toute la
boucle, l’intensité qui
parcourt la lampe est : IL
= 111 mA.
Le voltmètre aux bornes de
la lampe indique : UL =
4,13 V.
I
+
_
A
c) Je sais que P = U × I.
P = 4,13 V × 111.10-3 A
P = 0,458 W
d) Les transferts d’énergie
au niveau de la lampe
sont regroupés dans le
schéma ci-dessous. La
lampe reçoit une énergie
électrique qu’elle transforme en énergie thermique et lumineuse.
V
Energie
électrique
Lampe
Energie
lumineuse
Energie
thermique
Exercice 13 page 184 (chapitre 4)
Cafetière de Laurent
P = 1450 W
durée (production d’un café) = 2 min
Cafetière de Marijo
P = 550 W
durée (production de 10 café) = 10 min
a) Je sais que E = P × t avec P en watt, t en seconde est E en joules.
E = 1450 W × ( 2 × 60 s)
E = 174000 J
Pour obtenir le résultat en kW.heure, je vais convertir la durée en heure
et la puissance en kW.
=
P = 1,450 kW
= 1,450
=
×
ℎ
2
ℎ
60
1,450 × 2
60
.ℎ
E = 0,048 kW.heure
b) Je sais que E = P × t avec P en watt, t en seconde est E en joules.
E = 550 W × ( 10 × 60 s)
E = 330000 J
Pour obtenir le résultat en kW.heure, je vais convertir la durée en heure
et la puissance en kW.
=
P = 0,550 kW
×
10
ℎ
60
0,550 × 10
60
.ℎ
= 0,550
=
ℎ
E = 0,092 kW.heure
c) Pour obtenir le prix d’un café, il suffit de multiplier son coût
énergétique en kW.heure par le prix du kW.heure.
Prix d’un café = E(café) en kW.heure × prix d’un kW.heure
Cafetière de Laurent
Cafetière de Marijo
E(1 café) = 0,048 kW.heure
E(10 café) = 0,092 kW.heure
E(1 café) = 0,0092 kW.heure
Prix(1 café) = 0,048 × 8
Prix(1 café) = 0,384 centimes
Prix(1 café) = 0,0092 × 8
Prix(1 café) = 0,0736 centimes
L’utilisation de la cafetière familiale est le plus économique.
Exercice 15 page 185 (chapitre 4)
a) James Watt a défini la première unité de puissance à partir de la
puissance de traction d’un cheval, d’où le terme « cheval-vapeur ».
Dans le texte, il est dit : « que sa première machine à vapeur
équivalait à 20 chevaux qui chacun exerce une traction de 180 livres. »
La livre impériale (avoirdupois, ou internationale) est officiellement
égale à 453,59237 grammes. (sources : http://www.metricconversions.org/fr/poids/conversion-de-livres.htm,
https://fr.wikipedia.org/wiki/Livre_(unit%C3%A9_de_masse) )
b) La définition du cheval-vapeur est arbitraire car on aurait pu utiliser un
autre animal. Il n’y a, à priori, aucun raison de préférer le cheval à un
autre animal d’un point de vue scientifique.
c) L’unité de puissance est le Watt car on a souhaité rendre hommage
aux travaux de James Watt en utilisant son nom. Dans le texte, il est
dit : « En hommage, aux travaux de James Watt, l’unité de puissance
du système international porte son nom. ».
d) Un cheval vapeur est égal à 746 watt. Dans le texte, il est dit : « cette
unité équivaut à 746 watts ».