Flashcards : Électricité : Drude et Kirchhoff — 86 cartes

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1Question

Quels sont les trois domaines de l’électronique ?

Réponse

L’électronique de puissance, l’électronique analogique et l’électronique numérique.

2Question

Quels types de signaux modélise l’électronique analogique ?

Réponse

Des signaux continus à temps continu.

3Question

Quels types de signaux modélise l’électronique numérique ?

Réponse

Des signaux discrets à temps continu ou à temps discret.

4Question

Que transforme l’électronique de puissance ?

Réponse

Une forme de puissance électrique en une autre.

5Question

Quelle importance accorde l’électronique de puissance ?

Réponse

Une place importante au rendement.

6Question

Que transforme principalement l’électronique analogique ?

Réponse

Des signaux.

7Question

Quelle invention Alessandro Volta a-t-il réalisée en 1800 ?

Réponse

La pile électrique produisant un courant stable et continu.

8Question

Quelle découverte Michael Faraday a-t-il faite en 1831 ?

Réponse

L'induction électromagnétique.

9Question

Quelle charge portent les électrons ?

Réponse

La charge électrique négative −e=−1,602×10−19 C-e=-1{,}602\times10^{-19}\ \mathrm{C}.

10Question

Quelle différence existe-t-il entre la bande de valence et la bande de conduction ?

Réponse

La bande de valence contient des électrons fortement liés, la bande de conduction des électrons faiblement liés.

11Question

Quelle est la valeur typique du gap des isolants en eV ?

Réponse

Supérieur à 3 eV.

12Question

Comment la loi d’Ohm locale relie-t-elle densité de courant et champ électrique ?

Réponse

Par j⃗=σE⃗\vec j=\sigma\vec E.

13Question

Quelle est la forme macroscopique de la loi d’Ohm ?

Réponse

U=RIU=RI.

14Question

Quelle formule donne la résistance d’un conducteur cylindrique homogène ?

Réponse

R=ρLSR=\rho\frac{L}{S}.

15Question

Quelle est la formule de la probabilité qu'un électron n'ait subi aucune collision jusqu'au temps t ?

Réponse

P(t)=λe−λtP(t)=\lambda e^{-\lambda t}

16Question

Comment s'exprime le temps moyen entre deux collisions dans le modèle de Drude ?

Réponse

τ=1λ\tau=\frac{1}{\lambda}

17Question

Quelle est la formule de la conductivité électrique d'un métal selon le modèle de Drude ?

Réponse

σ=ne2τme\sigma=\frac{ne^2\tau}{m_e}

18Question

Quelle formule exprime la puissance volumique dissipée par effet Joule ?

Réponse

pe=j⃗⋅E⃗p_e=\vec{j} \cdot \vec{E}

19Question

Quelle est la relation macroscopique entre puissance, tension et courant selon la loi de Joule ?

Réponse

P=UIP=UI

20Question

Qu'est-ce que l'effet capacitif dans un système de conducteurs ?

Réponse

La capacité à stocker de l'énergie électrostatique par charges séparées.

21Question

Comment se définit la capacité électrique d'un condensateur ?

Réponse

C=QUC=\frac{Q}{U}

22Question

Quelle est la formule du champ magnétique intérieur d'un solénoïde infini ?

Réponse

B=μ0nIB=\mu_0 n I

23Question

Quelle est la formule de la tension électromotrice induite par une variation du flux magnétique ?

Réponse

e=dΦdte=\frac{d\Phi}{dt}

24Question

Qu'est-ce qu'un multipôle électrique ?

Réponse

Un objet avec plusieurs bornes, chaque borne a un potentiel v et une intensité entrante i.

25Question

Quelle loi impose que la somme des intensités entrantes soit nulle pour un n-pôle ?

Réponse

La première loi de Kirchhoff.

26Question

Quelle est la formule de la première loi de Kirchhoff pour un n-pôle ?

Réponse

∑k=1nik(t)=0\sum_{k=1}^{n}i_k(t)=0

27Question

Qu'est-ce qu'un réseau de Kirchhoff ?

Réponse

Une association de multipôles connectés en nœuds de même potentiel.

28Question

Que dit la loi des mailles dans un circuit électrique ?

Réponse

La somme algébrique des tensions d’une maille est nulle.

29Question

Que dit la loi des nœuds dans un circuit électrique ?

Réponse

La somme algébrique des courants arrivant en un nœud est nulle.

30Question

Quelle est la relation de la loi d’Ohm pour une résistance en convention récepteur ?

Réponse

u=Riu=Ri ou i=Gui=Gu avec R=G−1R=G^{-1}.

31Question

Quelle tension impose un générateur de tension idéal ?

Réponse

La tension u égale e.

32Question

De quoi dépend le courant d'un générateur de tension idéal ?

Réponse

Du dispositif externe connecté à ses bornes.

33Question

Quelle est la caractéristique d'un générateur de tension indépendant ?

Réponse

Sa tension e(t) est connue a priori.

34Question

Comment un générateur de tension commandé détermine-t-il sa tension ?

Réponse

Elle est proportionnelle à une autre grandeur électrique.

35Question

Quelle tension a un court-circuit pour une intensité quelconque ?

Réponse

Une tension toujours nulle.

36Question

Quelle intensité a un circuit ouvert pour une tension quelconque ?

Réponse

Une intensité toujours nulle.

37Question

Quelles relations vérifient les grandeurs d'un transformateur idéal de rapport n ?

Réponse

u2=nu1u_2=n u_1 et i2=−i1ni_2=-\frac{i_1}{n}.

38Question

Quelles relations vérifient les grandeurs d'un gyrateur de résistance r ?

Réponse

u1=ri2u_1=r i_2 et u2=−ri1u_2=-r i_1.

39Question

Quelle est la formule de la puissance instantanée absorbée par un dipôle en convention récepteur ?

Réponse

p(t)=u(t)i(t)p(t)=u(t)i(t)

40Question

Qu'impose la condition pour qu'un dipôle soit passif ?

Réponse

Son énergie absorbée reste positive ou nulle à tout instant.

41Question

Comment distingue-t-on un dipôle actif d'un dipôle passif ?

Réponse

Un dipôle actif a une énergie absorbée négative à un instant.

42Question

Quand un dipôle passif est-il dit dissipatif ?

Réponse

Lorsque son énergie augmente strictement entre deux états quiescents.

43Question

Quand un dipôle passif est-il dit réactif ?

Réponse

Lorsque la variation d'énergie entre deux états quiescents est nulle.

44Question

Quelle est la formule de la puissance absorbée par une résistance R ?

Réponse

pR(t)=u2(t)R=Ri2(t)p_R(t)=\frac{u^2(t)}{R}=R i^2(t)

45Question

Quelle est l'énergie absorbée par une capacité C ?

Réponse

EC(t)=12Cu2(t)E_C(t)=\frac{1}{2}C u^2(t)

46Question

Que dit le théorème de superposition pour un réseau linéaire ?

Réponse

Toute tension ou courant est la somme des contributions d'un seul générateur indépendant à la fois.

47Question

Comment le théorème de Thévenin modélise-t-il un dipôle linéaire ?

Réponse

Par un générateur de tension en série avec une impédance.

48Question

Quelle est la formule de la tension du nœud selon le théorème de Millman ?

Réponse

v=∑i=1neiZi1Z+∑i=1n1Ziv=\frac{\sum_{i=1}^{n}\frac{e_i}{Z_i}}{\frac{1}{Z}+\sum_{i=1}^{n}\frac{1}{Z_i}}

49Question

Comment s'exprime la représentation impédance d'un biporte ?

Réponse

U=ZIU=Z I

50Question

Comment s'exprime la représentation admittance d'un biporte ?

Réponse

I=YUI=Y U

51Question

Quelle est la matrice chaîne globale pour deux biportes en cascade ?

Réponse

C=C1C2C=C_1 C_2

52Question

Quelle est la matrice chaîne inverse pour deux biportes en cascade ?

Réponse

Γ=Γ2Γ1\Gamma=\Gamma_2\Gamma_1

53Question

Quelle relation vérifie la matrice hybride résultante en série-parallèle ?

Réponse

Elle vérifie H=H1+H2H=H_1+H_2.

54Question

Quelles conditions vérifie un amplificateur opérationnel idéal sur ses courants d'entrée ?

Réponse

Les courants d'entrée i+i_+ et i−i_- sont nuls.

55Question

Quelle relation impose un amplificateur opérationnel idéal sur la tension différentielle d'entrée ?

Réponse

La tension différentielle v+−v−v_+-v_- est nulle.

56Question

Quelle est la caractéristique des courants d'entrée d'un AOp réel en régime différentiel idéal ?

Réponse

Les courants d'entrée sont nuls.

57Question

Quelle formule exprime la tension de sortie d'un AOp réel en régime différentiel idéal ?

Réponse

vs=A(v+−v−)v_s = A (v_+ - v_-) avec un gain AA très élevé.

58Question

Quelle relation caractérise le modèle idéal sans seuil d'une diode de signal en conduction ?

Réponse

Si iD>0i_D > 0 alors vD=0v_D = 0.

59Question

Quelle est la formule du modèle physique d'une diode de signal ?

Réponse

iD=IS(evD/(ηVT)−1)i_D = I_S \left(e^{v_D/(\eta V_T)} - 1\right) avec VT=kTqV_T = \frac{kT}{q}.

60Question

Quelle est la formule du gain en tension d'un amplificateur inverseur idéal ?

Réponse

Av=vsve=−R2R1A_v=\frac{v_s}{v_e}=-\frac{R_2}{R_1}

61Question

Quelle est la fonction de transfert d'un intégrateur inverseur idéal ?

Réponse

H(p)=−1RCpH(p)=-\frac{1}{RCp}

62Question

Quelle est la fonction de transfert d'un dérivateur inverseur idéal ?

Réponse

H(p)=−RCpH(p)=-RCp

63Question

Quelle condition doit vérifier un soustracteur pour que vs=R4R3(v1−v2)v_s=\frac{R_4}{R_3}(v_1-v_2) soit vraie ?

Réponse

R1R4=R2R3R_1R_4=R_2R_3

64Question

Quelle est la formule de la sortie d'un comparateur idéal non-inverseur selon vev_e et vcompv_{comp} ?

Réponse

La sortie vaut +VCC+V_{CC} si ve>vcompv_e>v_{comp} et −VCC-V_{CC} si ve<vcompv_e<v_{comp}.

65Question

Comment s'exprime vcompv_{comp} dans un comparateur idéal non-inverseur ?

Réponse

vcomp=R2−R1R1+R2VCCv_{comp}=\frac{R_2-R_1}{R_1+R_2}V_{CC}

66Question

Qu'est-ce qu'un trigger de Schmitt ?

Réponse

Un comparateur à hystérésis avec deux seuils distincts +αVCC+\alpha V_{CC} et −αVCC-\alpha V_{CC} selon la variation d'entrée.

67Question

Quelle expérience Benjamin Franklin a-t-il réalisée en 1750 ?

Réponse

L'expérience du cerf-volant démontrant la nature électrique de la foudre.

68Question

Quelle invention Benjamin Franklin a-t-il créée en 1750 ?

Réponse

Le paratonnerre.

69Question

Quelle loi Charles-Augustin de Coulomb a-t-il établi en 1785 ?

Réponse

La loi quantifiant la force entre deux charges électriques.

70Question

Quelle formule donne la probabilité d’occupation d’un niveau d’énergie selon Fermi-Dirac ?

Réponse

f(E)=11+e(E−EF)/(kT)f(E)=\frac{1}{1+e^{(E-E_F)/(kT)}}.

71Question

Comment le modèle de Drude décrit-il les électrons de conduction ?

Réponse

Comme un gaz classique de particules libres entre collisions.

72Question

Qui a proposé le modèle de Drude et en quelle année ?

Réponse

Paul Drude, Annalen der Physik, 1900.

73Question

Quelle formule donne le nombre d’électrons de conduction par volume dans le modèle de Drude ?

Réponse

n=NAZρmMn=\frac{N_AZ\rho_m}{M}.

74Question

Quelle est la valeur approximative du temps de vol moyen des électrons dans le cuivre à 0 °C ?

Réponse

Environ 26,8 femtosecondes.

75Question

Comment décroît la quantité de mouvement moyenne des électrons après l'annulation d'un champ électrique constant ?

Réponse

Exponentiellement selon ⟨p⃗⟩(t)=(1−e−t/τ)⟨p⃗0⟩\langle\vec p\rangle(t)=\left(1-e^{-t/\tau}\right)\langle\vec p_0\rangle.

76Question

Quelle est la nature du modèle de Drude et quelle est sa précision sur le temps de relaxation ?

Réponse

Classique et inexact, mais donne un ordre de grandeur correct du temps de relaxation.

77Question

En quelle année James Prescott Joule a-t-il établi l'effet thermique du courant ?

Réponse

En 1841.

78Question

Quelle formule donne l'énergie stockée dans une inductance ?

Réponse

W=12LI2W=\frac{1}{2} L I^2

79Question

Quelles sont les équations pour une inductance en convention récepteur ?

Réponse

Φ=Li\Phi=Li et u=Ldidtu=L\frac{di}{dt}.

80Question

Quelles relations matricielles globales vérifient deux biportes montés en série, parallèle, série-parallèle et parallèle-série ?

Réponse

Z=Z1+Z2Z=Z_1+Z_2, Y=Y1+Y2Y=Y_1+Y_2, H=H1+H2H=H_1+H_2 et F=F1+F2F=F_1+F_2 respectivement.

81Question

Qu'imposent les connexions dans une mise en série-parallèle de biportes ?

Réponse

Elles imposent i1=i11=i21i_1=i_{11}=i_{21} et u2=u12=u22u_2=u_{12}=u_{22}.

82Question

Que permet l'égalité des courants et tensions dans la mise en série-parallèle ?

Réponse

Elle permet d’additionner les relations hybrides des deux biportes.

83Question

Comment s'écrit la fonction de transfert d'un AOp compensé en régime linéaire ?

Réponse

vs=A(p)=A01+τpv_s = A(p) = \frac{A_0}{1 + \tau p}.

84Question

Quelle est la formule de la bande passante à −3 dB en boucle ouverte d'un AOp ?

Réponse

f0=12πτf_0 = \frac{1}{2\pi \tau}.

85Question

Quelle est la formule de la sortie d'un additionneur inverseur avec R1=R2=RR_1=R_2=R ?

Réponse

vs=−R3R(v1+v2)v_s=-\frac{R_3}{R}(v_1+v_2)

86Question

Qu'a observé Thalès de Milet vers -625/-547 ?

Réponse

L'ambre jaune frotté attire les corps légers.

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Teste tes connaissances avec un QCM de 64 questions sur Électricité : Drude et Kirchhoff.

1. Quelles sont les trois branches principales de l’électronique ?

2. Quelle distinction caractérise l’électronique analogique et l’électronique numérique ?

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