4e · Physique-chimie

Contrôle n°2 — Les circuits électriques en courant continu

Évaluation sur la modélisation des circuits, la loi d'additivité des tensions et l'intensité.

50min · Moyen · 3 exercices · Barème sur 20 points

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Sujet

Travaille d’abord sans consulter le corrigé. Note tes réponses et les étapes de ton raisonnement.

Exercice 1 — Symboles et schémas normalisés (7 points)

1. Donne le nom et dessine le symbole normalisé des trois dipôles suivants : une pile, une lampe, un interrupteur fermé. 2. Léo veut schématiser le circuit de sa lampe de poche. Il utilise une pile plate de 4,5 V, une lampe et un interrupteur à glissière. Fais le schéma normalisé de ce circuit en courant continu. L'interrupteur doit être représenté fermé. 3. Pourquoi est-il important d'utiliser des symboles normalisés en électricité ?

Exercice 2 — Loi d'additivité des tensions (7 points)

Dans le circuit ci-dessous (décrit), une pile de 9 V alimente en série deux lampes L1 et L2. Un voltmètre branché aux bornes de L1 indique 3,2 V. 1. Rappelle la loi d'additivité des tensions dans un circuit en série. 2. Calcule la tension aux bornes de la lampe L2. 3. Si on ajoute une troisième lampe identique en série, que deviendrait la tension aux bornes de chacune des lampes, à supposer qu'elles soient identiques ? Justifie.

Exercice 3 — Problème : le guirlande de Noël défectueuse (6 points)

Une guirlande de Noël est constituée de 20 lampes identiques montées en série. Lorsqu'une lampe grille, toutes les autres s'éteignent, ce qui est le cas. 1. Explique pourquoi toutes les lampes s'éteignent si une seule grille. 2. Pour la réparer sans tester chaque lampe une par une, on utilise une pile plate de 4,5 V et deux fils de connexion. Décris la méthode pour identifier rapidement la lampe grillée. 3. La tension fournie par la prise est de 230 V. Quelle est approximativement la tension aux bornes de chaque lampe quand la guirlande fonctionne ?

Corrigé et barème

Le total du barème est de 20 points. Les réponses rédigées admettent plusieurs formulations pertinentes ; compare le raisonnement, pas seulement les mots.

Exercice 1 — Symboles et schémas normalisés : 7 points

1. Pile : symbole avec une grande et une petite barre parallèles. Lampe : cercle avec un cercle intérieur et une croix. Interrupteur fermé : deux cercles reliés par un segment. 2. Schéma avec les trois symboles en série, reliés par des fils droits. La pile indiquée 4,5 V. 3. Les symboles normalisés permettent à tous les scientifiques et techniciens de comprendre un schéma sans ambiguïté, quelle que soit leur langue. C'est un langage universel.

Exercice 2 — Loi d'additivité des tensions : 7 points

1. Dans un circuit en série, la tension aux bornes du générateur est égale à la somme des tensions aux bornes des autres dipôles. U(générateur) = U1 + U2 + ... 2. U(L2) = U(pile) - U(L1) = 9 V - 3,2 V = 5,8 V. 3. Si les trois lampes sont identiques, la tension de la pile se répartit équitablement. Chaque lampe aurait alors une tension de 9 V / 3 = 3 V à ses bornes.

Exercice 3 — Problème : le guirlande de Noël défectueuse : 6 points

1. Dans un montage en série, le courant ne circule que s'il existe un chemin continu. Une lampe grillée coupe le circuit, le courant s'arrête pour toutes. 2. On peut court-circuiter chaque lampe tour à tour avec les fils reliés à la pile. Quand la lampe grillée est court-circuitée, le circuit est rétabli et les autres lampes (non grillées) s'allument. 3. Tension par lampe ≈ 230 V / 20 = 11,5 V. C'est une valeur moyenne, les lampes sont conçues pour cette tension.

Comprendre, puis réessayer

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