QCM : Courants, tensions et résistances (20 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Pour mesurer l’intensité dans un circuit, comment faut-il brancher l’ampèremètre ?

En série dans le circuit
Aux bornes du générateur
Aux bornes du dipôle étudié
En dérivation dans le circuit

En série dans le circuit

Explication

L’ampèremètre mesure l’intensité et se branche en série dans le circuit. Le branchement aux bornes d’un dipôle est celui du voltmètre, tandis que les deux autres configurations ne correspondent pas à la mesure de l’intensité indiquée.

2. Un circuit présente une tension et une intensité constantes au cours du temps. Quelle catégorie de courant le caractérise ?

Un courant continu
Un courant alternatif caractérisé par sa composante continue
Un courant alternatif carré
Un courant alternatif sinusoïdal

Un courant continu

Explication

Le courant continu se distingue par une tension et une intensité constantes au cours du temps. La composante continue est la valeur moyenne caractérisant un courant alternatif, tandis que les formes sinusoïdale et carrée sont des formes possibles de courant alternatif.

3. Dans un circuit, que décrit l’intensité électrique à travers une surface donnée ?

La différence de potentiel électrique
Le débit de charge électrique
La quantité d’énergie transférée
L’opposition du matériau au courant

Le débit de charge électrique

Explication

L’intensité décrit le débit de charge électrique à travers une surface. L’énergie transférée, la différence de potentiel et l’opposition au courant correspondent à d’autres grandeurs physiques.

4. Quelle écriture exprime la loi des nœuds en utilisant les courants orientés algébriquement ?

∑k=1n∣Ik∣=0\sum_{k=1}^{n} |I_k|=0
∑k=1nIk=1\sum_{k=1}^{n} I_k=1
∑k=1nIk=0\sum_{k=1}^{n} I_k=0
∑k=1nUk=0\sum_{k=1}^{n} U_k=0

$$\sum_{k=1}^{n} I_k=0$$

Explication

La loi des nœuds s’écrit comme une somme algébrique des courants égale à zéro, en tenant compte de leur orientation. Une somme de tensions concerne la loi des mailles, et une somme de valeurs absolues ne distingue pas courants entrants et sortants.

5. Une résistance de chauffage dissipe de l’énergie sous forme de chaleur lorsqu’elle est parcourue par un courant. Quel phénomène est à l’origine de cette chaleur ?

Le stockage d’énergie électrique dans le composant
Le passage du courant dans un conducteur idéal
La création d’une tension aux bornes du composant
L’effet Joule provoqué par la résistance électrique

L’effet Joule provoqué par la résistance électrique

Explication

L’effet Joule correspond à la dissipation d’énergie sous forme de chaleur provoquée par la résistance électrique. Le stockage, le courant sans résistance et la création d’une tension ne décrivent pas ce mécanisme.

6. Trois résistances de 5 Ω5\,\Omega, 8 Ω8\,\Omega et 2 Ω2\,\Omega sont montées en série. Quelle est leur résistance équivalente ?

7 Ω7\,\Omega
11 Ω11\,\Omega
1,25 Ω1{,}25\,\Omega
15 Ω15\,\Omega

$$15\,\Omega$$

Explication

En série, les résistances s’additionnent : 5+8+2=15 Ω5+8+2=15\,\Omega. 1,25 Ω1{,}25\,\Omega évoque le calcul d’une association en parallèle, 7 Ω7\,\Omega omet la résistance de 8 Ω8\,\Omega et 11 Ω11\,\Omega retranche à tort la plus petite valeur.

7. Un dipôle est soumis à une tension de 12 V12\,\text{V} et traversé par un courant de 3 A3\,\text{A}. Quelle est sa résistance selon la loi d’Ohm ?

0,25 Ω0{,}25\,\Omega
4 Ω4\,\Omega
9 Ω9\,\Omega
36 Ω36\,\Omega

$$4\,\Omega$$

Explication

Pour une intensité non nulle, la loi d’Ohm donne R=UIR=\frac{U}{I} ; ici, R=123=4 ΩR=\frac{12}{3}=4\,\Omega. 36 Ω36\,\Omega provient d’une multiplication, 0,25 Ω0{,}25\,\Omega inverse le rapport et 9 Ω9\,\Omega résulte d’une soustraction.

8. Une flèche de tension part du point A et pointe vers le point B. Si le potentiel de A vaut 3 V3\,\text{V} et celui de B vaut 8 V8\,\text{V}, quelle est la tension orientée indiquée par cette flèche ?

5 V5\,\text{V}
−5 V-5\,\text{V}
11 V11\,\text{V}
−11 V-11\,\text{V}

$$5\,\text{V}$$

Explication

La tension orientée vaut le potentiel du point pointé moins celui du pied de la flèche : 8−3=5 V8-3=5\,\text{V}. Le résultat négatif inverse l’orientation de la soustraction, tandis que l’addition ne donne pas une différence de potentiel.

9. À température donnée, un fil homogène est remplacé par un fil du même matériau, deux fois plus long et de section deux fois plus grande. Comment sa résistance évolue-t-elle ?

Elle est multipliée par quatre.
Elle double.
Elle reste inchangée.
Elle est divisée par deux.

Elle reste inchangée.

Explication

La relation R=ρℓsR=\rho\frac{\ell}{s} implique que doubler simultanément la longueur et la section laisse leur rapport inchangé. « Elle double » néglige l’effet de la section, tandis que « elle est divisée par deux » néglige celui de la longueur ; la multiplication par quatre combine incorrectement les deux facteurs.

10. Deux résistances de 6 Ω6\,\Omega et 3 Ω3\,\Omega sont montées en parallèle. Quelle est leur résistance équivalente ?

9 Ω9\,\Omega
19 Ω\frac{1}{9}\,\Omega
12 Ω\frac{1}{2}\,\Omega
2 Ω2\,\Omega

$$2\,\Omega$$

Explication

En parallèle, 1Req=16+13=12\frac{1}{R_{eq}}=\frac{1}{6}+\frac{1}{3}=\frac{1}{2}, donc Req=2 ΩR_{eq}=2\,\Omega. 9 Ω9\,\Omega applique la règle de la série, 12 Ω\frac{1}{2}\,\Omega oublie d’inverser le résultat et 19 Ω\frac{1}{9}\,\Omega prend l’inverse de la somme des résistances.

11. Quelle relation générale traduit la loi des mailles pour une boucle comportant NN tensions orientées ?

∑n=1NUn=0\sum_{n=1}^{N} U_n=0
∑n=1NIn=0\sum_{n=1}^{N} I_n=0
∑n=1N∣Un∣=0\sum_{n=1}^{N} |U_n|=0
∑n=1NUn=U1\sum_{n=1}^{N} U_n=U_1

$$\sum_{n=1}^{N} U_n=0$$

Explication

La loi des mailles impose que la somme algébrique des tensions orientées autour d’une boucle soit nulle. Une somme de courants relève de la loi des nœuds, et ni une tension de référence ni les modules seuls ne traduisent cette règle.

12. Une entreprise compare l’argent et le cuivre pour fabriquer des conducteurs métalliques courants. Quelle conclusion tient compte à la fois de leur conductivité et de leur coût ?

L’argent conduit mieux et son coût favorise son emploi courant
L’argent conduit mieux, mais son coût limite son emploi courant
Le cuivre conduit mieux, ce qui explique son emploi courant
L’or conduit mieux, mais son coût limite son emploi courant

L’argent conduit mieux, mais son coût limite son emploi courant

Explication

Parmi les métaux cités, l’argent est le meilleur conducteur, mais son coût empêche son utilisation courante. Le cuivre n’a pas une meilleure conductivité, le coût élevé ne réduit pas la conductivité de l’argent et l’or n’est pas le meilleur conducteur.

13. Pour estimer la résistivité d’un métal à une température différente de la référence, quelle relation faut-il appliquer ?

ρ=ρ0(α0+θ−θ0)\rho=\rho_0\left(\alpha_0+\theta-\theta_0\right)
ρ=ρ0+α0(θ−θ0)\rho=\rho_0+\alpha_0(\theta-\theta_0)
ρ0=ρ(1+α0(θ−θ0))\rho_0=\rho\left(1+\alpha_0(\theta-\theta_0)\right)
ρ=ρ0(1+α0(θ−θ0))\rho=\rho_0\left(1+\alpha_0(\theta-\theta_0)\right)

$$\rho=\rho_0\left(1+\alpha_0(\theta-\theta_0)\right)$$

Explication

La résistivité à la température considérée s’obtient en multipliant la valeur de référence par le facteur 1+α0(θ−θ0)1+\alpha_0(\theta-\theta_0). Les autres expressions omettent le facteur 1, inversent les résistivités ou placent incorrectement le coefficient.

14. À un nœud, 4 A4\,\text{A} et 3 A3\,\text{A} entrent, tandis que deux courants sortent, l’un de 2 A2\,\text{A} et l’autre d’intensité inconnue. Quelle intensité sortante satisfait la loi des nœuds ?

9 A9\,\text{A}
1 A1\,\text{A}
5 A5\,\text{A}
3 A3\,\text{A}

$$5\,\text{A}$$

Explication

La somme des courants entrants égale celle des courants sortants : 4+3=2+I4+3=2+I, donc I=5 AI=5\,\text{A}. Additionner les trois valeurs connues donne 9 A9\,\text{A}, tandis que les autres résultats ne respectent pas l’équilibre du nœud.

15. Dans un conducteur, quel phénomène constitue un courant électrique ?

Une différence de potentiel entre deux points du matériau
Un déplacement d’ensemble d’atomes électriquement neutres
Un mouvement d’ensemble de porteurs de charges électriques
Une agitation thermique désordonnée des particules du matériau

Un mouvement d’ensemble de porteurs de charges électriques

Explication

Un courant correspond au mouvement d’ensemble de porteurs de charges dans un matériau conducteur. Une différence de potentiel désigne une tension, l’agitation thermique n’est pas un courant, et des atomes neutres ne sont pas les porteurs de charge décrits.

16. Dans un circuit, quelle propriété décrit la résistance électrique d’un composant ?

La chaleur qu’il libère dans le circuit
La tension électrique présente à ses bornes
Sa capacité à produire un courant électrique
Son opposition au passage du courant électrique

Son opposition au passage du courant électrique

Explication

La résistance caractérise l’opposition d’un composant au passage du courant. La circulation du courant décrit son effet, la tension est une grandeur différente et la chaleur relève de l’effet Joule.

17. Un courant transporte une charge de 12 C12\,\mathrm{C} en 3 s3\,\mathrm{s}. Quelle est son intensité ?

4 A4\,\mathrm{A}
12 A12\,\mathrm{A}
0,25 A0{,}25\,\mathrm{A}
36 A36\,\mathrm{A}

$$4\,\mathrm{A}$$

Explication

Comme 1 A=1 C⋅s−11\,\mathrm{A}=1\,\mathrm{C}\cdot\mathrm{s}^{-1}, l’intensité vaut charge divisée par durée : 12/3=4 A12/3=4\,\mathrm{A}. La valeur 0,25 A0{,}25\,\mathrm{A} inverse le rapport, 36 A36\,\mathrm{A} multiplie charge et durée, et 12 A12\,\mathrm{A} omet la division par trois.

18. Dans une branche, la flèche de référence du courant pointe de A vers B. Si le courant calculé vaut −2 A-2\,\text{A}, dans quel sens les charges positives se déplacent-elles ?

Dans les deux sens, avec la même intensité
De B vers A, à l’opposé de la flèche
De A vers B, dans le sens de la flèche
Aucun déplacement de charges positives

De B vers A, à l’opposé de la flèche

Explication

Un courant négatif signifie que les charges positives se déplacent en sens inverse de la flèche de référence. Le sens de la flèche correspond à un courant positif, le potentiel ne définit pas le sens du courant, et une valeur négative n’implique pas l’absence de déplacement.

19. Sur un dipôle, les flèches du courant et de la tension sont orientées en sens opposés. Quelle convention est utilisée ?

Une convention déterminée par le signe de la tension
La convention récepteur
Une convention déterminée par le sens du courant seul
La convention générateur

La convention récepteur

Explication

La convention récepteur associe les flèches du courant et de la tension en sens opposés. La convention générateur correspond à des flèches de même sens ; la classification repose sur leur orientation relative, pas sur le signe d’une grandeur.

20. En parcourant une maille, on relève des tensions orientées de 6 V6\,\text{V}, −2 V-2\,\text{V}, −1 V-1\,\text{V} et une tension inconnue UU. Quelle valeur de UU respecte la loi des mailles ?

−5 V-5\,\text{V}
9 V9\,\text{V}
−3 V-3\,\text{V}
3 V3\,\text{V}

$$-3\,\text{V}$$

Explication

Dans une maille, la somme algébrique des tensions est nulle : 6−2−1+U=06-2-1+U=0, d’où U=−3 VU=-3\,\text{V}. Additionner les modules, omettre une tension ou choisir le signe opposé ne permet pas d’obtenir une somme nulle.

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Qu’est-ce qu’un courant électrique ?

Un mouvement d’ensemble de porteurs de charges électriques dans un matériau conducteur.

Comment varie la tension d’un courant continu au cours du temps ?

Elle reste constante.

Quelles formes un courant alternatif peut-il prendre ?

Une forme sinusoïdale ou carrée.

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