QCM : Circuits électriques et dipôles — 33 questions

Questions et réponses du QCM

1. Un récepteur est alimenté sous une tension de 12 V12\,\mathrm{V} et traversé par un courant de 2 A2\,\mathrm{A}. Quelle puissance électrique reçoit-il ?

14 W14\,\mathrm{W}
6 W6\,\mathrm{W}
24 W24\,\mathrm{W}
0,17 W0{,}17\,\mathrm{W}

$$24\,\mathrm{W}$$

Explication

La puissance reçue se calcule avec P=UIP=UI, donc P=12×2=24 WP=12\times2=24\,\mathrm{W}. La valeur 6 W6\,\mathrm{W} résulterait d’une division entre la tension et l’intensité, ce qui ne correspond pas à la relation de puissance.

2. Un appareil de puissance 100 W100\,\mathrm{W} fonctionne pendant 30 s30\,\mathrm{s}. Quelle énergie électrique consomme-t-il ?

30 000 J30\,000\,\mathrm{J}
3000 J3000\,\mathrm{J}
3,3 J3{,}3\,\mathrm{J}
130 J130\,\mathrm{J}

$$3000\,\mathrm{J}$$

Explication

L’énergie consommée vérifie Ee=PΔtE_e=P\Delta t, soit 100×30=3000 J100\times30=3000\,\mathrm{J}. La puissance indique un débit d’énergie, tandis que l’énergie totale dépend aussi de la durée de fonctionnement.

3. Une bouilloire de puissance 2 kW2\,\mathrm{kW} fonctionne pendant 3 h3\,\mathrm{h}. Quelle énergie consomme-t-elle ?

600 kWh600\,\mathrm{kWh}
0,67 kWh0{,}67\,\mathrm{kWh}
5 kWh5\,\mathrm{kWh}
6 kWh6\,\mathrm{kWh}

$$6\,\mathrm{kWh}$$

Explication

Avec une puissance exprimée en kilowatts et une durée en heures, l’énergie vaut Ee=PΔt=2×3=6 kWhE_e=P\Delta t=2\times3=6\,\mathrm{kWh}. La conversion en joules donnerait la même énergie sous une autre unité, mais ne modifierait pas sa valeur physique.

4. Que désigne l’effet Joule dans un conducteur parcouru par un courant électrique ?

Une production de lumière due à la tension appliquée
Un dégagement de chaleur dû au passage du courant
Une accumulation de charges à l’extrémité du conducteur
Une transformation de chaleur en énergie électrique

Un dégagement de chaleur dû au passage du courant

Explication

L’effet Joule correspond à la chaleur dégagée lorsqu’un courant traverse un conducteur. Une production de lumière peut accompagner ce phénomène dans certains appareils, mais elle n’en constitue pas la définition générale.

5. Comment un fusible protège-t-il un circuit lorsque l’intensité devient trop élevée ?

Il convertit l’excès d’énergie électrique en énergie chimique
Il mesure l’intensité puis affiche une alerte sans agir sur le circuit
Son conducteur calibré fond et interrompt le circuit
Sa résistance diminue et augmente le courant de dérivation

Son conducteur calibré fond et interrompt le circuit

Explication

Le fusible contient un conducteur calibré qui fond lorsque l’intensité dépasse une valeur prévue, ce qui coupe le circuit. Un dispositif qui mesure et signale une intensité excessive ne réalise pas cette coupure par fusion.

6. Quelle distinction caractérise un récepteur actif par rapport à un récepteur passif ?

Il convertit l’énergie électrique en lumière avec un rendement fixe
Il transforme intégralement l’énergie électrique en chaleur dans son fonctionnement
Il empêche le courant de circuler dès que la tension devient élevée
Il transforme une partie ou toute l’énergie électrique en une forme autre que la chaleur

Il transforme une partie ou toute l’énergie électrique en une forme autre que la chaleur

Explication

Un récepteur actif transforme une partie ou la totalité de l’énergie électrique en énergie mécanique, chimique ou une autre forme non thermique. Un récepteur passif, en revanche, transforme intégralement l’énergie électrique en chaleur.

7. Que décrit la conductibilité électrique d’une matière ?

La valeur de la tension nécessaire pour charger sa surface
La quantité de chaleur qu’elle libère à température constante
Le freinage exercé sur les porteurs pendant leur déplacement
La facilité avec laquelle elle se laisse traverser par un courant

La facilité avec laquelle elle se laisse traverser par un courant

Explication

La conductibilité caractérise la facilité de passage du courant électrique dans une matière. Le freinage exercé sur les porteurs correspond plutôt à la notion de résistance électrique.

8. Quels porteurs de charges assurent principalement le courant dans une solution conductrice et dans un métal ?

Des protons dans la solution et des neutrons dans le métal
Des ions dans les deux milieux avec des mouvements identiques
Des ions dans la solution et des électrons dans le métal
Des électrons dans la solution et des ions dans le métal

Des ions dans la solution et des électrons dans le métal

Explication

Dans une solution conductrice, le courant est assuré par le déplacement des ions, tandis que les électrons se déplacent dans un conducteur métallique. La confusion entre ces deux milieux conduit à inverser les porteurs de charges.

9. Que caractérise la résistance électrique RR d’un conducteur ?

La facilité de passage du courant dans une matière
Le freinage des porteurs de charges responsables du courant
La valeur de la puissance fournie par le générateur
La quantité d’énergie consommée pendant une durée donnée

Le freinage des porteurs de charges responsables du courant

Explication

La résistance électrique caractérise le freinage exercé sur les porteurs de charges et se mesure en ohms. La facilité de passage du courant relève de la conductibilité, qui représente la notion opposée dans cette distinction.

10. Un conducteur homogène possède une longueur ℓ\ell, une section SS et une résistivité ρ\rho. Quelle expression donne sa résistance RR ?

R=ρℓSR=\rho\frac{\ell}{S}
R=ℓρSR=\frac{\ell}{\rho S}
R=ρSℓR=\rho\frac{S}{\ell}
R=SρℓR=\frac{S}{\rho\ell}

$$R=\rho\frac{\ell}{S}$$

Explication

La résistance est proportionnelle à la résistivité et à la longueur, puis inversement proportionnelle à la section, d’où R=ρℓSR=\rho\frac{\ell}{S}. L’expression ρS/ℓ\rho S/\ell inverse le rôle de la section et ne respecte pas cette relation.

11. Deux fils ont les mêmes dimensions, mais sont fabriqués avec des matériaux différents. Quelle grandeur permet de caractériser la nature de leur matériau conducteur ?

La résistance RR du fil
La section SS du fil
La résistivité ρ\rho
La longueur ℓ\ell du fil

La résistivité $$\rho$$

Explication

La résistivité est une caractéristique physique du matériau, tandis que la résistance dépend aussi de la longueur et de la section du conducteur. La résistance d’un fil ne permet donc pas, à elle seule, de caractériser sa nature.

12. Lorsqu’un fil est chauffé, comment évolue généralement sa résistivité s’il est constitué d’un métal pur ?

Elle diminue avec la température
Elle reste indépendante de la température
Elle devient nulle au-delà d’une température donnée
Elle augmente avec la température

Elle augmente avec la température

Explication

Pour un métal pur, l’élévation de température entraîne une augmentation de la résistivité. La diminution avec la température concerne notamment le carbone et les semi-conducteurs, et non les métaux purs.

13. Lequel des éléments suivants correspond à la définition d’un dipôle électrique ?

Un composant produisant une tension constante
Un montage parcouru par un courant variable
Un composant possédant deux bornes électriques
Un appareil contenant deux résistances identiques

Un composant possédant deux bornes électriques

Explication

Un dipôle est un appareil, un composant ou un montage électrique qui possède deux pôles ou bornes. La présence de deux résistances ou d’une tension constante n’est pas nécessaire pour définir un dipôle.

14. Dans un état donné d’un dipôle, que représente son point de fonctionnement ?

La pente de la courbe reliant la tension à l’intensité
Le couple de valeurs (I,U)\left(I,U\right) associé à cet état
L’ensemble des couples (I,U)\left(I,U\right) accessibles au dipôle
La valeur de la résistance calculée entre ses deux bornes

Le couple de valeurs $$\left(I,U\right)$$ associé à cet état

Explication

Le point de fonctionnement est un couple particulier composé de l’intensité et de la tension correspondant à un état donné. L’ensemble des couples forme la caractéristique du dipôle, qui est un graphe.

15. Quelle représentation décrit la caractéristique intensité-tension d’un dipôle ?

Un couple particulier de valeurs de tension et d’intensité
La valeur de sa résistance dans un état donné
Le graphe de l’ensemble de ses points de fonctionnement
Le schéma de ses deux bornes reliées par un conducteur

Le graphe de l’ensemble de ses points de fonctionnement

Explication

La caractéristique intensité-tension est le graphe qui rassemble tous les points de fonctionnement (I,U)\left(I,U\right) du dipôle. Un couple particulier correspond à un point de fonctionnement, et non à la caractéristique entière.

16. Un conducteur ohmique est traversé par un courant d’intensité IABI_{AB}. Quelle relation donne la tension UABU_{AB} à ses bornes ?

UAB=IABRU_{AB}=\frac{I_{AB}}{R}
UAB=RIABU_{AB}=\frac{R}{I_{AB}}
UAB=R+IABU_{AB}=R+I_{AB}
UAB=RIABU_{AB}=RI_{AB}

$$U_{AB}=RI_{AB}$$

Explication

La loi d’Ohm relie la tension et l’intensité par UAB=RIABU_{AB}=RI_{AB} pour un conducteur ohmique. La relation R/IABR/I_{AB} ne traduit pas la proportionnalité entre la tension et l’intensité.

17. Quelle forme prend la caractéristique intensité-tension d’un conducteur ohmique lorsque la tension est représentée en fonction de l’intensité ?

Une droite passant par l’origine, de pente RR
Une courbe passant par l’origine, de pente 1/R1/R
Une droite horizontale ne passant pas par l’origine
Une parabole dont le sommet est situé à l’origine

Une droite passant par l’origine, de pente $$R$$

Explication

Pour un conducteur ohmique, la loi U=RIU=RI donne une droite passant par l’origine, dont la pente est la résistance RR. Une pente 1/R1/R correspondrait à une représentation inversant les axes ou les grandeurs étudiées.

18. Un résistor est soumis à une tension UU et parcouru par une intensité II. Quelle expression de la puissance reçue utilise directement la résistance et l’intensité ?

P=RI2P=RI^2
P=I2RP=\frac{I^2}{R}
P=R+I2P=R+I^2
P=RI2P=\frac{R}{I^2}

$$P=RI^2$$

Explication

La puissance reçue par un résistor peut s’écrire P=UI=RI2=U2RP=UI=RI^2=\frac{U^2}{R} ; la forme utilisant directement la résistance et l’intensité est donc RI2RI^2. L’expression I2/RI^2/R inverse la dépendance à la résistance et ne correspond pas à cette formule.

19. Trois résistors de résistances R1R_1, R2R_2 et R3R_3 sont branchés en série. Quelle expression donne leur résistance équivalente ?

Req=R1−R2+R3R_{eq}=R_1-R_2+R_3
Req=R1R2R3R1+R2+R3R_{eq}=\frac{R_1R_2R_3}{R_1+R_2+R_3}
1Req=1R1+1R2+1R3\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}+\frac{1}{R_3}
Req=R1+R2+R3R_{eq}=R_1+R_2+R_3

$$R_{eq}=R_1+R_2+R_3$$

Explication

Dans une association en série, la résistance équivalente est la somme des résistances individuelles. La relation avec les inverses correspond à une association en parallèle, et non à une association en série.

20. Deux résistors identiques de résistance RR sont montés en parallèle. Quelle résistance équivalente obtient-on ?

R2\frac{R}{2}
RR
R2R^2
2R2R

$$\frac{R}{2}$$

Explication

Deux résistors identiques en parallèle donnent une résistance équivalente égale à R/2R/2. La valeur 2R2R correspondrait à leur association en série.

21. Quelle relation décrit la tension aux bornes d’un récepteur actif traversé par un courant d’intensité II ?

U=r′I−E′U=r'I-E'
U=E′I+r′I2U=E'I+r'I^2
U=E′+r′IU=E'+r'I
U=E′−r′IU=E'-r'I

$$U=E'+r'I$$

Explication

En fonctionnement normal, la loi d’Ohm d’un récepteur actif s’écrit U=E′+r′IU=E'+r'I, car la tension appliquée comprend la force contre-électromotrice et la chute de tension interne. La soustraction de r′Ir'I caractérise le générateur réel.

22. Un récepteur actif possède une force contre-électromotrice E′E' et une résistance interne r′r'. Quelle expression représente sa puissance utile ?

E′IE'I
E′I+r′I2E'I+r'I^2
E′+r′IE'+r'I
r′I2r'I^2

$$E'I$$

Explication

La puissance utile d’un récepteur actif est Pu=E′IP_u=E'I. Le terme r′I2r'I^2 représente la puissance dissipée par effet Joule, tandis que leur somme donne la puissance consommée.

23. Comment s’exprime le rendement ρ\rho d’un récepteur actif en fonction de E′E', r′r' et II ?

ρ=E′E′+r′I\rho=\frac{E'}{E'+r'I}
ρ=E′+r′I\rho=E'+r'I
ρ=E′IE′+r′I\rho=\frac{E'I}{E'+r'I}
ρ=E′r′I\rho=\frac{E'}{r'I}

$$\rho=\frac{E'}{E'+r'I}$$

Explication

Le rendement est le rapport de la puissance utile à la puissance consommée, ce qui conduit à ρ=E′E′+r′I\rho=\frac{E'}{E'+r'I}. L’expression E′I/(E′+r′I)E'I/(E'+r'I) mélange une puissance au numérateur avec une tension au dénominateur.

24. Quelle transformation d’énergie définit le fonctionnement d’un générateur électrique ?

La transformation d’énergie mécanique en énergie chimique
La transformation d’une autre forme d’énergie en énergie électrique
La transformation d’énergie électrique en énergie thermique
La transformation d’énergie électrique en énergie mécanique

La transformation d’une autre forme d’énergie en énergie électrique

Explication

Un générateur électrique convertit une autre forme d’énergie en énergie électrique. La conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique ou thermique relève du fonctionnement de récepteurs.

25. Quelle est la loi aux bornes d’un générateur réel de force électromotrice EE et de résistance interne rr, débité par un courant II ?

UPN=E−rIU_{PN}=E-rI
UPN=rI−EU_{PN}=rI-E
UPN=EI−rU_{PN}=E I-r
UPN=E+rIU_{PN}=E+rI

$$U_{PN}=E-rI$$

Explication

Pour un générateur réel, la tension aux bornes est UPN=E−rIU_{PN}=E-rI : la résistance interne provoque une chute de tension lorsque le courant débite. L’addition de rIrI est associée à la loi d’un récepteur actif.

26. Comment mesure-t-on la force électromotrice EE d’un générateur réel ?

En mesurant la tension lorsque le générateur débite son courant maximal
En mesurant la tension pendant un court-circuit
En mesurant la tension à vide, avec I=0I=0
En mesurant la tension après avoir ajouté une résistance interne

En mesurant la tension à vide, avec $$I=0$$

Explication

La force électromotrice est la tension positive mesurée aux bornes du générateur lorsqu’il ne débite aucun courant, donc pour I=0I=0. Lorsque le générateur débite, la chute interne rIrI réduit la tension aux bornes.

27. Comment détermine-t-on le point de fonctionnement de deux dipôles associés dans un circuit fermé ?

Par la différence de leurs forces électromotrices, donnant une intensité limite
Par la somme de leurs résistances, donnant une tension nominale
Par la moyenne de leurs tensions, donnant une puissance utile
Par l’intersection de leurs caractéristiques, donnant le couple (IF,UF)(I_F,U_F)

Par l’intersection de leurs caractéristiques, donnant le couple $$(I_F,U_F)$$

Explication

Le point de fonctionnement correspond à l’intersection des caractéristiques des deux dipôles et se décrit par le couple (IF,UF) (I_F,U_F) . Des dipôles adaptés fonctionnent normalement, tandis que des dipôles non adaptés peuvent dépasser leurs valeurs nominales.

28. Un générateur réel de force électromotrice E=12 VE=12\,\mathrm{V} et de résistance interne r=2 Ωr=2\,\Omega est associé en série à un résistor de résistance R=4 ΩR=4\,\Omega. Quelle intensité circule dans le circuit ?

3 A3\,\mathrm{A}
24 A24\,\mathrm{A}
6 A6\,\mathrm{A}
2 A2\,\mathrm{A}

$$2\,\mathrm{A}$$

Explication

Pour un générateur réel en série avec un résistor, on applique I=ER+rI=\frac{E}{R+r}, soit I=124+2=2 AI=\frac{12}{4+2}=2\,\mathrm{A}. La résistance interne doit donc être ajoutée à la résistance extérieure au dénominateur.

29. Dans un circuit série comportant plusieurs générateurs et récepteurs, quelle expression traduit la loi de Pouillet ?

L’intensité est la différence des résistances divisée par les forces résultantes
L’intensité est le produit des forces résultantes par la résistance totale
L’intensité est le quotient des forces résultantes par la somme des résistances
L’intensité est la somme des forces électromotrices divisée par une seule résistance

L’intensité est le quotient des forces résultantes par la somme des résistances

Explication

La loi de Pouillet consiste à diviser la somme des forces électromotrices diminuée de la somme des forces contre-électromotrices par la somme des résistances. Une seule résistance ne représente pas nécessairement tous les dipôles du circuit série.

30. Quelle caractéristique définit une tension périodique ?

Elle conserve une valeur constante pendant toute la durée de l’expérience
Elle reprend les mêmes valeurs à intervalles de temps réguliers
Elle change de signe à chaque instant séparant deux alternances
Elle possède une amplitude qui augmente régulièrement avec le temps

Elle reprend les mêmes valeurs à intervalles de temps réguliers

Explication

Une tension périodique reproduit les mêmes valeurs après des intervalles de temps réguliers. Une tension constante n’est pas nécessairement périodique au sens de cette définition, et une variation croissante ne se répète pas.

31. Une tension périodique a une période de T=0,020 sT=0{,}020\,\mathrm{s}. Quelle est sa fréquence ?

20 Hz20\,\mathrm{Hz}
500 Hz500\,\mathrm{Hz}
50 Hz50\,\mathrm{Hz}
0,020 Hz0{,}020\,\mathrm{Hz}

$$50\,\mathrm{Hz}$$

Explication

La fréquence est l’inverse de la période : N=1T=10,020=50 HzN=\frac{1}{T}=\frac{1}{0{,}020}=50\,\mathrm{Hz}. La période est une durée exprimée en secondes, tandis que la fréquence indique un nombre de périodes par seconde.

32. À quelle condition une tension périodique est-elle dite alternative ?

L’aire algébrique délimitée par la courbe et l’axe des temps est constante pour chaque alternance
La courbe de tension reste située au-dessus de l’axe des temps pendant chaque période
La tension présente une forme sinusoïdale et une valeur efficace indépendante du temps
La tension possède une fréquence constante et une amplitude identique durant chaque période

L’aire algébrique délimitée par la courbe et l’axe des temps est constante pour chaque alternance

Explication

Une tension périodique est alternative lorsque l’aire délimitée par sa courbe et l’axe des temps est constante pour chaque alternance. Une forme sinusoïdale n’est pas exigée par cette définition, car d’autres formes périodiques peuvent être alternatives.

33. Quelles sont les caractéristiques de la tension du secteur en France ?

Une tension alternative triangulaire de 50 Hz50\,\mathrm{Hz}, de période 0,05 s0{,}05\,\mathrm{s} et d’environ 220 V220\,\mathrm{V} efficaces
Une tension alternative sinusoïdale de 60 Hz60\,\mathrm{Hz}, de période 0,02 s0{,}02\,\mathrm{s} et d’environ 110 V110\,\mathrm{V} efficaces
Une tension continue de 50 Hz50\,\mathrm{Hz}, de période 0,02 s0{,}02\,\mathrm{s} et d’environ 220 V220\,\mathrm{V}
Une tension alternative sinusoïdale de 50 Hz50\,\mathrm{Hz}, de période 0,02 s0{,}02\,\mathrm{s} et d’environ 220 V220\,\mathrm{V} efficaces

Une tension alternative sinusoïdale de $$50\,\mathrm{Hz}$$, de période $$0{,}02\,\mathrm{s}$$ et d’environ $$220\,\mathrm{V}$$ efficaces

Explication

La tension du secteur est alternative sinusoïdale, avec une fréquence de 50 Hz50\,\mathrm{Hz}, une période de 0,02 s0{,}02\,\mathrm{s} et une valeur efficace proche de 220 V220\,\mathrm{V}. Sa valeur efficace ne correspond pas à son amplitude, qui est plus élevée.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 62 flashcards sur Circuits électriques et dipôles.

Quelle formule relie la puissance électrique, la tension et le courant ?

La puissance électrique est donnée par P=UIP=UI.

En quelle unité se mesure la puissance électrique ?

La puissance électrique se mesure en watt (W).

Quels sont les multiples et sous-multiples du watt ?

Le kilowatt, mégawatt, milliwatt et microwatt sont des multiples et sous-multiples du watt.

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Consultez la fiche de révision complète sur Circuits électriques et dipôles.

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