QCM : Circuits électriques et dipôles (28 questions)

Explication

Dans un électrolyte, le courant correspond au déplacement des cations et des anions. Le déplacement des électrons caractérise le courant dans les métaux, et non la description donnée pour un électrolyte.

Explication

Le sens conventionnel du courant est défini du pôle positif vers le pôle négatif. Le déplacement des électrons dans un métal s’effectue dans le sens opposé, ce qui explique la confusion fréquente.

Explication

Pour un courant continu considéré sur une durée donnée, l’intensité est le rapport de la charge transférée à cette durée. L’expression $\frac{dQ}{dt}$ décrit l’intensité instantanée d’un courant variable, plutôt que le calcul demandé ici.

Explication

Le voltmètre mesure une tension et se branche en parallèle aux bornes du dipôle concerné. Le branchement en série correspond à l’ampèremètre, qui sert à mesurer l’intensité.

Explication

Un dipôle électrique est défini comme un composant possédant deux bornes, une borne positive d’entrée et une borne négative de sortie. L’option qui inverse les signes des bornes ne respecte pas cette définition.

Explication

Un récepteur consomme l’énergie électrique et la transforme, alors qu’un générateur fournit de l’énergie électrique au circuit à partir d’une autre forme d’énergie. L’idée que le récepteur fournit l’énergie inverse les rôles de ces deux types de dipôles.

Explication

Un dipôle actif peut fournir de l’énergie ou amplifier un signal, et un transistor illustre qu’il n’est pas nécessairement un générateur. Assimiler tout dipôle actif à un générateur confond la fourniture d’énergie avec l’amplification.

Explication

La loi des nœuds impose que la somme des courants entrants égale celle des courants sortants, soit $2+1+4=7\,\mathrm{A}$. La valeur de $5\,\mathrm{A}$ résulte d’une addition qui omet le courant entrant de $4\,\mathrm{A}$.

Explication

La loi des mailles impose une somme algébrique des tensions égale à zéro, et ici $8-3-5=0\,\mathrm{V}$. Additionner les valeurs sans tenir compte de leurs signes ne respecte pas le caractère algébrique de la loi.

Explication

En parallèle, les dipôles ont la même tension, tandis qu’en série ils sont traversés par le même courant. Le partage du même courant caractérise donc l’association en série, et non celle en parallèle.

Explication

La loi d’Ohm relie la tension au produit de la résistance par le courant. La relation $U=i/R$ inverse à tort le rôle de la résistance.

Explication

La résistance vaut $R=\rho l/S$, donc elle est proportionnelle à la longueur lorsque la résistivité et la section restent constantes. La doubler ne la divise pas par deux, car la longueur figure au numérateur.

Explication

En série, les résistances s’additionnent, ce qui donne $4+7=11\,\Omega$. La somme des inverses correspond au calcul pour un montage en parallèle.

Explication

La tension aux bornes de chaque résistance est proportionnelle à sa valeur, selon le rapport de cette résistance à la somme des résistances. Le rapport fondé sur les inverses ne décrit pas le diviseur de tension en série.

Explication

En série, les f.é.m. ainsi que les résistances internes des générateurs s’additionnent, permettant d’augmenter la tension globale. Une combinaison en parallèle des résistances internes ne correspond pas à cette association en série.

Explication

Pour des générateurs de courant en parallèle, le courant équivalent est la somme des courants individuels. Additionner leurs inverses n’est pas la règle donnée pour cette association.

Explication

Le modèle de Thévenin place sa résistance en série avec la source, donc le courant est la tension divisée par la somme des résistances. L’expression avec $R_x$ au numérateur correspond à la tension aux bornes de la charge, pas au courant.

Explication

Le calcul de la résistance de Thévenin se fait en annulant les sources : une source de tension devient un court-circuit et une source de courant un circuit ouvert. Les traiter de façon inversée ne correspond pas à l’annulation de ces sources.

Explication

Le modèle de Norton représente le réseau par une source de courant en parallèle avec une résistance. La source de tension en série est la structure de Thévenin.

Explication

Le théorème de Millman donne une moyenne pondérée des f.é.m., avec les conductances comme poids, d’où le numérateur $\sum_k E_k/R_k$ et le dénominateur $\sum_k 1/R_k$. Pondérer les f.é.m. directement par les résistances ne respecte pas cette relation.

Explication

La puissance électrique se calcule par $P=Ui$, soit $12\times2=24\ \mathrm{W}$. La valeur de $6\ \mathrm{W}$ résulterait d’une division de la tension par le courant, qui n’est pas la relation de puissance.

Explication

L’énergie dissipée par effet Joule vaut $E=Ri^2t$, donc $5\times3^2\times4=180\ \mathrm{J}$. La valeur de $60\ \mathrm{J}$ omettrait le carré du courant dans cette relation.

Explication

En convention récepteur, une puissance négative indique que le dipôle produit de l’énergie. En convention générateur, c’est au contraire une puissance positive qui correspond à une production d’énergie.

Explication

La puissance transmise à la charge est maximale lorsque sa résistance est égale à la résistance interne, soit $R=r$. Une charge différente de la résistance interne ne satisfait pas cette condition d’adaptation.

Explication

L’énergie électrostatique stockée dans le condensateur est $E=\frac12CU^2$. L’expression $CU$ ne tient pas compte du carré de la tension ni du facteur $\frac12$.

Explication

L’énergie magnétique stockée dans une inductance est donnée par $E=\frac12LI^2$. L’expression $LI$ omet le carré du courant et le facteur $\frac12$.

Explication

En régime continu, le condensateur a une tension constante et un courant nul : il équivaut donc à un interrupteur ouvert. Le comportement de fil avec courant constant et tension nulle correspond à une bobine idéale.

Explication

Une bobine idéale en régime continu a un courant constant et une tension nulle ; elle se comporte comme un fil. La description d’un interrupteur ouvert, avec courant nul et tension constante, caractérise plutôt le condensateur.