4e
Devoir de sciences physiques n°1 (Électricité)
2009-2010Nom :... Classe : …...
Prénom :... Date : …...
Connaître (C) : .../13 Appliquer (A) : .../9 Raisonner (R) : .../2 Communiquer (Co): ..../3 Activité expérimentale : ….../3 Bonus : …../1
Le devoir devra être rédigé sur une copie double, et le sujet inséré dans cette copie. Le sujet comporte quatre exercices indépendants qui pourront être traité dans l'ordre voulu ainsi qu'une épreuve expérimentale (Exercice 5). Le barème est donné à titre indicatif. L'usage des calculatrices est autorisé.
Exercice n°1 :
Quelques questions de cours ? ( 8 points)
C A R Co1- La tension électrique est-elle une grandeur suffisante pour prévoir l'existence ou non d'un courant électrique ? Dans le cas contraire, indiquer quelle est la grandeur physique qui caractérise directement le courant électrique.
2- Quel est le symbole de l'intensité du courant électrique ? 3-a) Quelle est l'unité de l'intensité du courant électrique ?
3-b) Quel est le symbole de l'unité de l'intensité du courant électrique ?
4- Comment appelle-t-on l'appareil qui permet de mesurer l'intensité du courant électrique ?
5- Dans quel cas dit-on qu'un dipôle est en surtension et quelle peut-être la conséquence d'une surtension ?
Exercice n°2 :
Conversions d'unités (2 points)
Compléter les conversions d'unité suivantes (à faire directement sur le sujet)
Exercice 3 :
Lois des circuits (9 points)
I) Étude du circuit en série :
On réalise en TP le circuit schématisé ci dessous :
1-1) Reproduire sur votre copie le schéma ci-dessus en représentant les trois voltmètres permettant de réaliser les mesures de tensions précédentes (UG ; UL1 ; UL2) 1-2-a) Énoncer la loi d'additivité des tensions dans un circuit en série.
1-2-b) En déduire la relation mathématique qui relie UG , UL1 et UL2. 1-2-c) En déduire la valeur manquante UL2.
1-3-a) Énoncer la loi d'unicité de l'intensité dans un circuit en série.
1-3-b) En déduire la valeur manquante IL1.
1/2
Note : /30
150 mA = ...A
3,5 A = ... mA 12,5 kV = ...V 230 V = ... kV
+ G -
L
1L
2On réalise les mesures de tensions et d'intensité suivantes :
Tension aux bornes du générateur : UG = 12 V Tension aux bornes de la lampe L1 : UL1 = 9V Tension aux bornes de la lampe L2 : UL2 =
Intensité délivrée par le générateur : IG = 250 mA Intensité traversant la lampe L1 : IL1 =
Intensité traversant la lampe L2 : IL2 = 250 mA
II) Étude du circuit en dérivation :
On réalise maintenant le circuit schématisé ci-dessous :
2-1) Reproduire sur votre copie le schéma ci-dessus en représentant les trois ampèremètres permettant de réaliser les mesures d'intensités précédentes (IG ; IL1 ; IL2) 2-2-a) Énoncer la loi d'égalité des tensions dans un circuit en dérivation.
2-2-b) En déduire la valeur manquante UL1.
2-3-a) Énoncer la loi d'additivité des intensités dans un circuit en dérivation.
2-3-b) En déduire la valeur manquante IG.
Exercice 4 :
Fabrication d'une « pile citron »( 5 points) + 1 point bonus
Nathalie réalise l’expérience ci-contre en utilisant un citron, un fil de cuivre, un clou en fer et un multimètre utilisé en voltmètre. Elle veut savoir si sa pile lui permettra d'allumer sa lampe. Sur le culot de sa lampe on peut lire (6V ; 100 mA)
1) Quelle est la tension aux bornes de « la pile citron » ? (Utiliser la notation vue en cours)
2) Comment appelle-t-on les valeurs inscrites sur le culot de la lampe ? A quoi servent ces valeurs ?
3-a) La lampe de Nathalie brillera-t- elle si elle la branche aux bornes de sa pile citron ? Justifier la réponse.
3-b) La lampe sera-t-elle en surtension ou en sous-tension ? Justifier la réponse.
Question bonus : Environ combien de
« piles citron » faudra-il additionner pour que la lampe brille correctement ?
Exercice 5 :
Évaluation expérimentale au cours du contrôle (3 points)
1- Choisir la lampe la mieux adaptée à la tension du générateur : (entourer la bonne réponse)
L1 : (3,5 V ; 200 mA) ; L2 : ( 6V ; 100 mA) ; L3 : (12V ; 250 mA)
2- Relever les mesures de l'intensité du courant traversant la lampe et de la tension à ses bornes (vous êtes autorisés à changer les calibres des appareils).
U = …...V I = …... mA
2/2 On réalise les mesures de tensions et d'intensité suivantes :
Tension aux bornes du générateur : UG = 6 V Tension aux bornes de la lampe L1 : UL1 = Tension aux bornes de la lampe L2 : UL2 = 6V Intensité délivrée par le générateur : IG = Intensité traversant la lampe L1 : IL1 = 250 mA Intensité traversant la lampe L2 : IL2 = 250 mA
