Intensité et tension électriques

Exercices corrigés

1. Quelle est l'unité de l'intensité du courant électrique ?

   • A.Le volt (V)
   • B.L'ampère (A)Bonne réponse
   • C.L'ohm (Ω)
   • D.Le watt (W)

   Réponse : B — L'ampère (A)

   L'intensité I se mesure en ampères, symbole A. Le volt est l'unité de la tension, l'ohm celle de la résistance et le watt celle de la puissance. Astuce : Ampère commence par A, comme le symbole de son unité.

2. Dans un circuit en série comportant une pile, une lampe et un moteur, que peut-on dire de l'intensité du courant ?

   • A.Elle a la même valeur en tout point du circuitBonne réponse
   • B.Elle diminue après la lampe car celle-ci consomme du courant
   • C.Elle est plus grande juste à la sortie de la pile
   • D.Elle se partage entre la lampe et le moteur

   Réponse : A — Elle a la même valeur en tout point du circuit

   Dans un circuit en série, il n'y a qu'un seul chemin : le courant est donc identique partout, c'est la loi d'unicité de l'intensité. Un dipôle convertit de l'énergie, mais il ne « consomme » pas de courant. Le partage du courant, lui, n'a lieu qu'aux nœuds d'un montage en dérivation.

3. Deux lampes sont branchées en dérivation. L'intensité dans la branche principale vaut 0,5 A et celle qui traverse la première lampe vaut 0,2 A. Quelle intensité traverse la seconde lampe ?

   • A.0,7 A
   • B.0,5 A
   • C.0,25 A
   • D.0,3 ABonne réponse

   Réponse : D — 0,3 A

   La loi des nœuds donne I = I1 + I2, donc I2 = I − I1 = 0,5 − 0,2 = 0,3 A. Vérifie : 0,2 + 0,3 = 0,5 A. Répondre 0,7 A revient à additionner au lieu de soustraire, et 0,25 A à supposer un partage en deux parts égales, ce qui n'est vrai que si les deux lampes sont identiques.

4. Trois lampes sont branchées en dérivation. L'intensité dans la branche principale vaut 0,42 A, celle de la première lampe 0,15 A et celle de la deuxième 0,12 A. Quelle intensité traverse la troisième ?

   • A.0,27 A
   • B.0,15 ABonne réponse
   • C.0,14 A
   • D.0,69 A

   Réponse : B — 0,15 A

   La loi des nœuds s'étend à autant de branches qu'on veut : I = I1 + I2 + I3, donc I3 = 0,42 − 0,15 − 0,12. On calcule d'abord 0,15 + 0,12 = 0,27, puis 0,42 − 0,27 = 0,15 A. Répondre 0,27 A, c'est s'arrêter à la somme des deux premières branches. Répondre 0,14 A viendrait d'un partage en trois parts égales, faux ici.

5. Quel est le sens conventionnel du courant électrique à l'extérieur du générateur ?

   • A.De la borne − vers la borne + du générateur
   • B.Il change de sens en permanence dans un circuit à pile
   • C.De la borne + vers la borne − du générateurBonne réponse
   • D.Du générateur vers la lampe, puis il s'arrête dans la lampe

   Réponse : C — De la borne + vers la borne − du générateur

   Par convention, le courant sort par la borne + du générateur, parcourt le circuit extérieur et revient par la borne −. C'est ce sens qui sert à brancher correctement un ampèremètre (entrée par la borne A). Le courant ne s'arrête jamais dans un dipôle : il forme une boucle fermée. Le changement de sens permanent concerne le courant alternatif, pas une pile.

6. Un générateur de 12 V alimente trois lampes en série. On mesure U1 = 4,5 V et U2 = 3,5 V. Que vaut U3 ?

   • A.4 VBonne réponse
   • B.8 V
   • C.12 V
   • D.20 V

   Réponse : A — 4 V

   Loi d'additivité des tensions en série : U générateur = U1 + U2 + U3. On calcule d'abord 4,5 + 3,5 = 8 V, puis U3 = 12 − 8 = 4 V. Vérification : 4,5 + 3,5 + 4 = 12 V. Répondre 8 V, c'est confondre la somme des deux premières tensions avec la réponse ; répondre 12 V, c'est appliquer par erreur la loi de la dérivation.

7. Deux branches en dérivation sont traversées respectivement par 0,25 A et 0,18 A. Que lit l'ampèremètre placé dans la branche principale ?

   • A.0,07 A
   • B.0,25 A
   • C.0,215 A
   • D.0,43 ABonne réponse

   Réponse : D — 0,43 A

   Dans la branche principale circule la somme des courants des branches dérivées : I = 0,25 + 0,18 = 0,43 A. C'est la loi des nœuds lue dans l'autre sens. Répondre 0,07 A, c'est soustraire au lieu d'ajouter ; 0,215 A serait la moyenne des deux, qui n'a aucun sens physique ici. Retiens que le courant principal est toujours le plus grand.

8. Deux lampes identiques sont branchées en dérivation aux bornes d'une pile. L'une des deux grille. Que devient l'autre ?

   • A.Elle s'éteint aussi, car le circuit est coupé
   • B.Elle brille deux fois plus fort, car elle reçoit tout le courant
   • C.Elle continue de briller normalement, avec la même tension à ses bornesBonne réponse
   • D.Elle brille moins fort, car la pile se vide plus vite

   Réponse : C — Elle continue de briller normalement, avec la même tension à ses bornes

   En dérivation, chaque branche est indépendante : la lampe grillée coupe seulement sa propre branche. L'autre reste branchée aux mêmes deux nœuds, sa tension ne change pas, donc son éclat non plus. C'est tout l'intérêt du montage en dérivation dans une habitation. Le scénario « tout s'éteint » est celui du circuit en série.

9. Dans un circuit série de deux lampes, on relie un fil de connexion directement aux bornes de la lampe L1. Que vaut alors la tension aux bornes de L1 ?

   • A.Elle double par rapport à ce qu'elle valait juste avant
   • B.Elle vaut 0 V : L1 est court-circuitée et s'éteintBonne réponse
   • C.Elle reste inchangée, comme si le fil de connexion n'avait aucun effet
   • D.Elle devient égale à la tension délivrée par le générateur

   Réponse : B — Elle vaut 0 V : L1 est court-circuitée et s'éteint

   Un fil de connexion est un conducteur presque parfait : la tension entre ses deux extrémités est nulle. Comme il est branché aux bornes de L1, la tension aux bornes de L1 vaut donc 0 V et la lampe s'éteint. Par additivité des tensions, toute la tension du générateur se retrouve alors aux bornes de L2, qui brille plus fort qu'avant.

10. Un générateur alimente une lampe L1, puis le circuit se sépare en deux branches contenant L2 et L3. L'ampèremètre placé en série avec L1 indique 0,30 A et celui de la branche de L2 indique 0,11 A. Quelles sont les intensités dans L1 et dans L3 ?

    • A.L1 : 0,15 A et L3 : 0,15 A
    • B.L1 : 0,41 A et L3 : 0,11 A
    • C.L1 : 0,30 A et L3 : 0,19 ABonne réponse
    • D.L1 : 0,19 A et L3 : 0,30 A

    Réponse : C — L1 : 0,30 A et L3 : 0,19 A

    L1 est seule sur la branche principale : elle est traversée par tout le courant, soit 0,30 A, valeur directement lue sur l'ampèremètre. Ce courant se sépare ensuite au nœud entre L2 et L3 : loi des nœuds, 0,30 = 0,11 + I3, donc I3 = 0,30 − 0,11 = 0,19 A. Vérification : 0,11 + 0,19 = 0,30 A. Le piège est de croire que le courant se partage aussi dans L1, alors qu'il n'y a encore aucun nœud à cet endroit.

11. Comment branche-t-on un ampèremètre pour mesurer l'intensité qui traverse une lampe ?

    • A.En série avec la lampeBonne réponse
    • B.En dérivation aux bornes de la lampe
    • C.Directement aux bornes du générateur
    • D.En dérivation aux bornes de l'interrupteur

    Réponse : A — En série avec la lampe

    Un ampèremètre mesure ce qui le traverse : il doit donc être placé sur le chemin du courant, c'est-à-dire en série. Il faut ouvrir le circuit et l'insérer à la place d'un fil. Le brancher en dérivation aux bornes d'un dipôle le court-circuite et fait fondre son fusible.

12. Où branche-t-on un voltmètre pour mesurer la tension aux bornes d'un moteur ?

    • A.En série, juste avant le moteur
    • B.En série, juste après le moteur
    • C.N'importe où dans le circuit, cela ne change rien
    • D.En dérivation, ses deux fils posés de part et d'autre du moteurBonne réponse

    Réponse : D — En dérivation, ses deux fils posés de part et d'autre du moteur

    La tension existe ENTRE deux points : le voltmètre doit donc encadrer le dipôle, un fil de chaque côté, sans ouvrir le circuit. C'est un branchement en dérivation. Retiens le couple : ampèremètre = série, voltmètre = dérivation.