QCM : Circuits électriques et énergie (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Comment définit-on un dipôle dans un circuit électrique ?

Un ensemble de dipôles reliés entre eux par des fils.
Un point du circuit où se rejoignent plus de deux fils.
Un ensemble de dipôles montés bout à bout entre deux nœuds.
Un système électrique relié à l’extérieur par deux bornes.

Un système électrique relié à l’extérieur par deux bornes.

Explication

Un dipôle est un système électrique qui possède deux bornes de connexion vers l’extérieur. Un ensemble relié par des fils correspond plutôt à un réseau électrique.

2. Dans un circuit, un point où sont connectés trois fils est appelé comment ?

Un nœud, car plus de deux fils y sont connectés.
Une branche, car plusieurs fils y forment un trajet.
Un réseau, car plusieurs connexions s’y rencontrent.
Un dipôle, car il relie plusieurs éléments du circuit.

Un nœud, car plus de deux fils y sont connectés.

Explication

Un nœud est un point du circuit où sont connectés plus de deux fils. Une branche désigne plutôt un ensemble de dipôles montés entre deux nœuds.

3. Quelle caractéristique décrit la charge électrique d’une particule ?

Une grandeur vectorielle algébrique qui caractérise les interactions mécaniques et s’exprime en joules.
Une grandeur scalaire positive qui mesure le déplacement des charges et s’exprime en volts.
Une grandeur scalaire algébrique qui caractérise les interactions électromagnétiques et s’exprime en coulombs.
Une grandeur vectorielle qui caractérise les échanges de matière et se mesure en ampères.

Une grandeur scalaire algébrique qui caractérise les interactions électromagnétiques et s’exprime en coulombs.

Explication

La charge électrique est une grandeur scalaire algébrique caractérisant les interactions électromagnétiques, et son unité est le coulomb. L’ampère mesure l’intensité du courant, et non la charge.

4. Quelle différence distingue une charge libre d’une charge liée ?

Une charge libre reste à l’échelle de l’ångström, tandis qu’une charge liée parcourt de grandes distances sous l’action de forces extérieures.
Une charge libre peut parcourir de grandes distances sous l’action de forces extérieures, tandis qu’une charge liée reste limitée à des distances de l’ordre de l’ångström.
Une charge libre se déplace sous l’action de forces extérieures, tandis qu’une charge liée ne peut pas interagir électromagnétiquement.
Une charge libre appartient à un conducteur, tandis qu’une charge liée se trouve nécessairement dans un isolant.

Une charge libre peut parcourir de grandes distances sous l’action de forces extérieures, tandis qu’une charge liée reste limitée à des distances de l’ordre de l’ångström.

Explication

Une charge libre peut se déplacer sur de grandes distances sous l’action de forces extérieures, contrairement à une charge liée, dont le déplacement reste limité à l’échelle de l’ångström. La distinction ne se réduit pas à une séparation absolue entre conducteurs et isolants.

5. Qu’est-ce qu’une tension électrique entre deux points d’un circuit ?

Le déplacement d’ensemble des charges libres dans un conducteur
La différence entre leurs potentiels électriques
La valeur du potentiel électrique en un point du circuit
La quantité de charge traversant une section par unité de temps

La différence entre leurs potentiels électriques

Explication

Une tension compare les potentiels de deux points et s’exprime en volts. Le potentiel, contrairement à la tension, est défini en un point du circuit.

6. Quelle relation exprime l’additivité des tensions le long d’un chemin allant de A à B en passant par plusieurs points intermédiaires ?

La tension totale est la moyenne des tensions successives du chemin.
La tension totale est la différence entre la plus grande et la plus petite tension du chemin.
La tension totale est le produit des tensions successives du chemin.
La tension totale est la somme algébrique des tensions successives du chemin.

La tension totale est la somme algébrique des tensions successives du chemin.

Explication

En suivant un chemin de A à B, la tension entre les extrémités est égale à la somme des tensions entre les points successifs. La loi des mailles, parfois confondue avec cette propriété, impose une somme nulle pour un parcours fermé.

7. Quel est le rôle de la loi des mailles dans l’analyse des tensions d’un circuit fermé ?

Imposer que la somme algébrique des tensions parcourues soit nulle.
Relier la tension d’une résistance au courant qui la traverse.
Imposer que les courants entrants et sortants d’un nœud soient égaux.
Établir que deux branches en parallèle sont traversées par le même courant.

Imposer que la somme algébrique des tensions parcourues soit nulle.

Explication

La loi des mailles sert à relier les tensions rencontrées en parcourant une maille fermée : leur somme algébrique est nulle. La conservation des courants entrants et sortants relève de la loi des nœuds, et non de la loi des mailles.

8. Dans quel ordre la méthode générale de Kirchhoff organise-t-elle les étapes avant la résolution du système ?

Retirer les courants connus, résoudre les équations des branches, compter les mailles, appliquer les lois des nœuds, puis vérifier.
Appliquer les lois des mailles, compter les branches, ajouter les tensions inconnues, appliquer les lois des nœuds, puis résoudre.
Compter les branches, appliquer les lois des nœuds, ajouter les tensions inconnues, retirer les courants connus, puis résoudre.
Compter les branches, retirer les courants connus, appliquer les lois des nœuds, écrire les mailles indépendantes, puis résoudre.

Compter les branches, retirer les courants connus, appliquer les lois des nœuds, écrire les mailles indépendantes, puis résoudre.

Explication

La méthode commence par le dénombrement des branches et la prise en compte des courants imposés par les sources, puis réduit les inconnues grâce aux lois des nœuds avant d’écrire les mailles indépendantes et de résoudre. Ajouter les tensions inconnues comme variables distinctes ne convient pas : elles doivent être exprimées à partir des f.é.m. ou des courants avec la loi d’Ohm.

9. En quoi les résistances équivalentes d’un montage en série et d’un montage en parallèle se distinguent-elles ?

En série comme en parallèle, les résistances équivalentes s’obtiennent en additionnant les résistances.
En série, la résistance équivalente est celle du plus petit dipôle ; en parallèle, elle est celle du plus grand.
En série, les conductances s’additionnent ; en parallèle, les résistances s’additionnent.
En série, les résistances s’additionnent ; en parallèle, ce sont leurs conductances qui s’additionnent.

En série, les résistances s’additionnent ; en parallèle, ce sont leurs conductances qui s’additionnent.

Explication

En série, la résistance équivalente est la somme des résistances, tandis qu’en parallèle la somme des inverses des résistances donne l’inverse de la résistance équivalente, ce qui revient à additionner les conductances. L’addition directe des résistances concerne le montage en série, et non le montage en parallèle.

10. Pourquoi, dans un montage de résistances en parallèle, une branche de plus faible résistance reçoit-elle une plus grande part du courant total ?

Parce que le courant se répartit proportionnellement à la conductance de chaque branche.
Parce que le courant se répartit proportionnellement à la résistance de chaque branche.
Parce que le courant total est identique dans chaque branche du montage.
Parce que la tension commune se répartit inversement entre les branches.

Parce que le courant se répartit proportionnellement à la conductance de chaque branche.

Explication

En parallèle, le courant de branche est proportionnel à sa conductance, soit l’inverse de sa résistance ; une résistance plus faible conduit donc une part plus grande du courant. Une répartition proportionnelle à la résistance inverserait cette conséquence.

11. Pour calculer le courant dans une maille unique contenant plusieurs résistances en série et des sources idéales de tension orientées dans des sens différents, comment faut-il appliquer la loi de Pouillet ?

Additionner algébriquement les résistances selon leur sens, puis diviser par la somme des f.é.m.
Additionner algébriquement les f.é.m. selon leur sens par rapport au courant choisi, puis diviser par la somme des résistances.
Calculer séparément le courant de chaque branche parallèle, puis additionner les courants obtenus.
Additionner les valeurs absolues des f.é.m., puis diviser par la résistance la plus grande de la maille.

Additionner algébriquement les f.é.m. selon leur sens par rapport au courant choisi, puis diviser par la somme des résistances.

Explication

La loi de Pouillet donne le courant en divisant la somme algébrique des f.é.m., affectées d’un signe selon leur orientation par rapport au courant choisi, par la somme des résistances en série. Additionner les valeurs absolues des sources négligerait leur sens et pourrait donc donner un courant incorrect.

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Combien de bornes relient un dipôle à l’extérieur ?

Deux bornes.

De quoi est constitué un réseau électrique ?

De dipôles reliés par des fils de connexion.

Qu’est-ce que la charge électrique caractérise et en quelle unité s’exprime-t-elle ?

Elle caractérise les interactions électromagnétiques d’une particule et s’exprime en coulombs.

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