Le courant électrique continu -exercices corrigés
📝Exercice 1 : Définitions essentielles
📚
Termes à définir :
Courant électrique continu
Caractéristiques : Produit par des générateurs comme les piles, batteries, accumulateurs. Symbole : = ou DC.
Générateur
Définition : Un générateur est un dipôle qui produit de l’énergie électrique à partir d’une autre forme d’énergie. Il possède deux pôles : un pôle positif (+) et un pôle négatif (−).
Exemples : piles, batteries, accumulateurs, panneaux photovoltaïques.
Diode
Définition : La diode est un dipôle polarisé qui ne laisse passer le courant électrique que dans un seul sens (sens passant). Elle bloque le courant dans l’autre sens (sens bloqué).
Rôle : Permet de déterminer le sens du courant dans un circuit électrique.
Intensité du courant électrique
Définition : L’intensité du courant électrique est une grandeur physique mesurable qui caractérise le débit de charges électriques dans un circuit. Elle est désignée par la lettre I.
Unité : L’ampère (A).
Mesure : Avec un ampèremètre branché en série.
Ampèremètre
Définition : L’ampèremètre est un appareil de mesure polarisé qui permet de mesurer l’intensité du courant électrique traversant un dipôle.
Branchement : Il se branche en série dans le circuit.
Lecture (modèle à aiguille) : I = (C × n) / N, où C est le calibre, n le nombre de graduations indiqué, N le nombre total de graduations.
Tension électrique
Définition : La tension électrique est une grandeur physique mesurable qui représente la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit. Elle est désignée par la lettre U.
Unité : Le volt (V).
Exemple : Une pile de 4,5 V produit une tension plus grande qu’une pile de 1,5 V.
Voltmètre
Définition : Le voltmètre est un appareil de mesure polarisé qui permet de mesurer la tension électrique entre les bornes d’un dipôle.
Branchement : Il se branche en parallèle avec le dipôle.
Lecture (modèle à aiguille) : U = (C × n) / N, avec les mêmes notations que pour l’ampèremètre.
Calibre
Définition : Le calibre est la valeur maximale que peut mesurer un appareil (ampèremètre ou voltmètre) sur une échelle donnée. Il permet d’adapter la sensibilité de l’appareil à la valeur à mesurer.
Utilité : Dans la formule de lecture I = (C × n)/N, C représente le calibre choisi.
❓Exercice 2 : Vrai ou Faux
⚡Affirmations à évaluer sur le courant électrique continu :
Le courant électrique continu circule toujours de la borne négative (−) vers la borne positive (+) à l’extérieur du générateur.
VRAI
FAUX
La diode est un dipôle qui laisse passer le courant électrique dans les deux sens.
VRAI
FAUX
L’intensité du courant électrique se mesure avec un voltmètre branché en série.
VRAI
FAUX
L’unité de l’intensité du courant électrique est le Volt (V).
VRAI
FAUX
La tension électrique se mesure en branchant un voltmètre en parallèle avec le dipôle.
VRAI
FAUX
Une pile de 4,5 V produit une tension plus faible qu’une pile de 1,5 V.
VRAI
FAUX
L’ampèremètre et le voltmètre sont des appareils polarisés.
VRAI
FAUX
La formule de lecture pour un ampèremètre à aiguille est : I = (C × N) / n.
VRAI
FAUX
Le calibre (C) est le nombre total de graduations sur le cadran de l’appareil.
VRAI
FAUX
Le symbole du courant continu est ~ ou AC.
VRAI
FAUX
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✏️Exercice 3 : Compléter les phrases à trous
📝Liste des mots disponibles :
générateur
diode
intensité
tension
ampèremètre
voltmètre
série
parallèle
calibre
graduations
positif
négatif
Ampère
Volt
polarisé
🔤Phrases à compléter :
Le courant électrique qui circule toujours dans le même sens est appelé __________. Il est produit par un __________ comme une pile ou une batterie.
Dans un circuit électrique fermé, le courant circule toujours de la borne __________ vers la borne __________ à l’extérieur du générateur.
La __________ est un dipôle polarisé qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens.
L’__________ du courant électrique est une grandeur physique mesurable désignée par la lettre I. Son unité est l’__________ (symbole A).
La __________ électrique est désignée par la lettre U. Son unité est le __________ (symbole V).
L’__________ est un appareil qui mesure l’intensité du courant. Il se branche en __________ dans le circuit.
Le __________ est un appareil qui mesure la tension électrique. Il se branche en __________ avec le dipôle.
L’ampèremètre et le voltmètre sont des appareils __________ : ils doivent être branchés en respectant les bornes + et −.
Pour un appareil à aiguille, la valeur mesurée se calcule par la formule : I = (C × n) / N, où C est le __________ utilisé et N le nombre total de __________ sur le cadran.
Une pile de 4,5 V produit une __________ plus grande qu’une pile de 1,5 V. Le courant électrique est plus __________ dans le premier cas.
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⚡Exercice 4 : Calcul d’intensités du courant
📌Calculer les intensités du courant mesurées par les ampèremètres suivants :
I = __________ A
= __________ mA
I = __________ mA
= __________ A
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⚡Exercice 5 : Calcul de tensions électriques
📌Calculer les tensions électriques mesurées par les voltmètres suivants :
Calibre : \(C = 3V\)
\(U =\) __________ V
\(=\) __________ mV
Calibre : \(C = 600 \, mV\)
\(U =\) __________ mV
\(=\) __________ V
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📊Exercice 6 : Mesures électriques
Déterminer la tension mesurée par cet appareil
U = __________ V
Déterminer l’intensité du courant
I = __________ A
Sur un multimètre, on observe les calibres suivants : 2mV, 20mV, 200 mV et 10A.
Quel calibre doit-on choisir pour effectuer la mesure de l’intensité qui donne une valeur de 0,15A ?
Quels sont les calibres utilisés qui risquent de détériorer l’appareil ?
ℹ️
Rappel: Le calibre doit toujours être supérieur à la valeur mesurée pour éviter de détériorer l’appareil. On choisit le calibre immédiatement supérieur à la valeur à mesurer.
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🔌Exercice 7 : Sens du courant électrique
Citer le sens du courant électrique dans un circuit.
On a représenté les circuits ci-dessous.
Dans quel(s) cas ne doit-on pas indiquer le sens du courant ? Justifier.
Indiquer pour les autres cas, directement sur le schéma, comme vu en classe, le sens du courant.
Rappel: La diode est un dipôle polarisé qui ne laisse passer le courant que dans un seul sens (sens passant).
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⚙️Exercice 8 : Circuit électrique avec moteur
Un circuit est composé d’un générateur, un moteur et un interrupteur et de plusieurs fils de connexion.
Le moteur est relié à la borne positive du générateur. L’interrupteur est fermé.
Quel est le symbole du moteur ?
Schématiser ce circuit.
Indiquer sur le schéma le sens du courant.
Qu’observe-t-on si on inverse le branchement du moteur ?
ℹ️
Rappel: Un moteur électrique tourne dans un sens ou dans l’autre selon le sens du courant. Inverser son branchement inverse le sens de rotation.
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💡Exercice 9 : Lampe et LED
Dans quel(s) cas la lampe s’allume-t-elle ?
Entourer toutes les LED branchées dans le sens bloquant.
Rappel : Une LED est dans le sens bloquant lorsque sa borne négative (-) est reliée au + du générateur et sa borne positive (+) au – du générateur.
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🔋Exercice 10 : Circuit électrique en série
Schématiser un circuit électrique qui comporte :
- Une pile
- Trois lampes
- Deux moteurs
- Une diode
- Montés en série
Sur ce circuit, indiquer le sens du courant.
Combien de fils trouve-t-on dans ce circuit ?
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📏Exercice 11 : Mesures de tension électrique
Réaliser les conversions suivantes :
Conversion 1
240 mV = __________ V
Conversion 2
5,8 V = __________ mV
Trois élèves souhaitent mesurer la tension électrique aux bornes d’une pile plate. Pour cela, ils réalisent chacun une mesure à l’aide de l’appareil ci-dessous. Ils obtiennent les résultats suivants.
Quelle est l’unité de mesure de la tension électrique ?
Expliquer le résultat obtenu par l’élève 1 (04.6).
Expliquer le résultat obtenu par l’élève 2 (-4.67).
Quel est le calibre le plus adapté ? Justifier.
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