4eme - Electricité - Corrigé Exercices chap 1 2 3 4

Physique Chimie - Corrigés d’exercices – niveau 4 ème
Exercice 12 page 82 (chapitres 2 et 3 du cours)
1)
A
A
COM
+
_
J’ai mis la borne COM du côté de la borne négative de la pile car la valeur affichée par
l’ampèremètre est positive.
2) L’ampèremètre indique 0,20, donc l’intensité électrique est égale à 0,20 A.
3) L’indication de l’ampèremètre serait la même car dans un circuit en série l’intensité
électrique est la même en tous points.
Exercice 5 page 90 (chapitre 3 du cours)
a) La lampe L3 brille comme la lampe L2 car I3 = I2. En effet, dans un circuit en dérivation
l’intensité se répartit lors d’un embranchement : I1 = I2 + I3. De plus, commme les lampes
L2 et L3 sont identiques, I1 se répartit de manière identiques sur les deux lampes et donc
I2 = I3 .
b) Il s’agit d’un circuit en dérivation, donc I1 = I2 + I3.
Comme les lampes L2 et L3 sont identiques, I2 = I3.
Nous pouvons en déduire que : I1 = 2 × I3.
Donc,
=
=>
=
,
=> I3 = 0,16 A
Exercice 7 page 91 (chapitre 3 du cours)
1) Il s’agit d’un circuit en dérivation donc, I1 = I2 + I3. Les lampes L1, L2 et L3 sont
identiques, donc I2 = I3.
2) I2 = I3 donc les lampes L2 et L3 brillent de la même manière. Comme I1 est le double de I2
ou I3, la lampes L1 brillera deux fois plus que les lampes L2 et L3.
3-a) Lorsque l’on court-circuite L3, elle n’est plus parcourue par un courant électrique car
celui-ci passe par le fil de connexion, donc I3 = 0 A.
3-b) Comme L2 est branchée en dérivation sur L3, elle se trouve elle aussi court-circuitée et
donc I2 aussi est nulle.
Exercice 15 page 100 (chapitre 3 du cours)
Comme il s’agit d’un circuit en série, Upile = Ulampe + Umoteur + Urésistance électrique.
Il s’agit d’un circuit en série donc, U = U1 + U2 + U3.
Je peux en déduire : U3 = U - U1 + U2 .
Soit U3 = 12 – 6,1 - 3,4
U3 = 2,5 V
La tension aux bornes de la lampe est 2,5 volts.
Exercice 18 page 100 (chapitre 3 du cours)
I
1)
+
L2
_
L1
V
2) Le multimètre indique 2,36 volt car il est branché en dérivation et réglé dans la zone
« V », c'est-à-dire qu’il est réglé et branché en voltmètre.
3) Les lampes brillent, le circuit est donc fermé. Nous pouvons alors en déduire que
l’interrupteur doit lui aussi être fermé.
4) La mesure du voltmètre indique la tension aux bornes de la lampe L1, UL1 = 2,36 V. Nous
savons que la tension aux bornes de la pile est : Upile = 4,5 V.
Comme il s’agit d’un circuit en série, nous savons que : Upile = UL1 + UL2 .
Donc, UL2 = Upile - UL1
=>
UL2 = 4,5 – 2,36
UL2 = 2,14 V
La tension aux bornes de la lampe L2 est 2,14 volts.
Exercice 21 page 101 (chapitre 3 du cours)
Il s’agit d’un circuit en série : une pile, une lampe et un moteur. Il y a deux mesures de
tension : Upile et Ulampe.
1) La tension aux bornes de la lampe est nulle (voltmètre a) car le circuit est ouvert. Il n’y a
pas de courant électrique qui circule au travers de la lampe et donc il n’y a pas de tension
à ses bornes.
Le voltmètre b) indique la tension fournie par la pile qui délivre toujours une tension que
le circuit soit ouvert ou fermé.
2-a) Comme l’interrupteur est fermé, il se comporte comme un simple fil de connexion, la
tension à ses bornes est nulle.
2-b) Il s’agit d’un circuit en série donc, Upile = Ulampe + Umoteur .
Je peux en déduire : Umoteur = Upile - Ulampe
Soit, Umoteur = 6 V – 2,5 V
=>
Umoteur = 3,5 V
Exercice 19 page 119 (chapitre 4 du cours)
Le graphique représente la relation : U = R × I.
a) La droite est à une distance de 2,3 cm par rapport à l’abscisse 10 mA. D’après l’échelle,
je peux en déduire la valeur de la tension correspondante.
Distance
1 cm
2,3 cm
Tension
2V
xV
Produit en croix : 1 cm × x V = 2,3 cm × 2 V
=
, × =>
x V = 4,6 V
b) La droite est à une distance de 4,3 cm par rapport à l’ordonnée 8 V. D’après l’échelle, je
peux en déduire la valeur de l’intensité correspondante.
Distance
0,5 cm
4,3 cm
Intensité
2 mA
x mA
Produit en croix : 0,5 cm × x mA = 4,3 cm × 2 mA
=
, ×
=>
, x mA = 17,2 mA
c) Je peux déduire de la relation « U = R × I » la valeur R correspondant aux tensions et
intensités électriques de cet exemple.
4,6 V
10 mA
U
I
=
=
4,6
10 × 10
8V
17,2 mA
= 460Ω
=
8
17,2 × 10
= 465Ω
Je déduis de ces calculs que la valeur de la résistance électrique doit être 470 Ω, la valeur la
plus approchante.
Exercice 20 page 119 (chapitre 4 du cours)
a) Pour tracer la caractéristique du conducteur, j’ai défini les échelles suivantes : 1 cm ↔ 1
V ; 1,5 cm ↔ 1 mA.
Tension (en V)
Caractéristique d'un conducteur
16
15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Intensité (en mA)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Intensité (en mA)
Pour placer les points (3,1 mA ; 3 V), (3,9 mA ; 4 V), (10,1 mA ; 10 V), (15,2 mA ; 15 V), il
faut effectuer des calculs.
Point (3,1 mA ; 3 V) :
Intensité
1 mA
3,1 mA
Distance
1,5 cm
x cm
Produit en croix : 1 mA × x cm = 3,1 mA × 1,5 cm
Donc, $
=
, %&× , '%
soit, x cm = 4,7 cm
De même, pour le point (3,9 mA ; 4 V) :
$
=
,(%&× , '%
soit, x cm = 5,9 cm
De même, pour le point (10,1 mA ; 10 V) :
$
=
, %&× , '%
soit, x cm = 15,2 cm
De même, pour le point (15,2 mA ; 15 V) :
$
=
, %&× , '%
soit, x cm = 22,8 cm
b) A partir de la courbe, je peux déterminer plusieurs couples de coordonnées appartenant à
cette courbe. Je choisis des valeurs élevées pour avoir un résultat plus précis : le point de
coordonnée (21,6 mA ; 10 V).
Nous pouvons alors déduire la valeur de la résistance électrique du conducteur utilisé :
U=R×I
Soit,
=
=
=>
,*×
+, =>
)
R = 463 Ω
Le conducteur a une résistance de 0,463 k Ω.
Exercice 22 page 119 (chapitre 4 du cours)
Il s’agit d’un circuit en série (pile, lampe, conducteur ohmique) donc, Upile = Ulampe +
Uconducteur ohmique.
• Pour déterminer la résistance électrique nécessaire pour la lampe éclaire normalement,
nous devons connaitre l’intensité qui parcourt le circuit et la tension aux bornes du
conducteur ohmique. Nous en déduirons alors la valeur de R d’après la relation U = R
× I.
L’intensité qui parcourt le circuit est 60 mA car c’est l’intensité que peut supporter la lampe.
Sachant qu’il s’agit d’un circuit en série, nous allons déduire la tension aux bornes du
conducteur ohmique de la relation suivante :
Upile = Ulampe + Uconducteur ohmique
Uconducteur ohmique = Upile - Ulampe
Soit, Uconducteur ohmique = 15 V – 6 V
Uconducteur ohmique = 9 V
Nous pouvons alors déduire la valeur de la résistance électrique du conducteur ohmique :
U=R×I
Soit,
=
=>
=
)
(
* ×
+,
R = 150 Ω
• Si on branche directement la lampe sans résistance de protection, celle-ci grillerait. En
effet, la tension aux bornes de la lampe serait celle délivrée par la pile, soit 15 V, une
tension supérieure à la valeur nominale de 6 V. L’intensité électrique qui traverserait
la lampe serait donc plus grande que 60 mA.