QCM : Électricité et électronique fondamentale (40 questions)

Explication

Un signal électrique circulant notamment dans un câble de cuivre peut transporter simultanément de la puissance et de l’information. Les autres réponses associent des grandeurs physiques qui ne caractérisent pas cette fonction générale du signal électrique.

Explication

Un signal analogique peut prendre une infinité de valeurs, alors qu’un signal numérique ou logique prend des valeurs discrètes. La périodicité et le type d’information transportée ne suffisent pas à définir cette distinction.

Explication

La puissance électrique se calcule avec $P=UI$, donc $P=12\times2=24\ \mathrm{W}$. La valeur $6\ \mathrm{W}$ correspondrait à une division de la tension par l’intensité, qui ne donne pas la puissance.

Explication

Une tension continue reste constante au cours du temps et est notée DC, pour Direct Current. Une oscillation périodique ou un changement de signe correspond plutôt à un signal variable, notamment sinusoïdal.

Explication

Un signal sinusoïdal avec une composante continue s’écrit sous la forme $v(t)=V_0+A\cos(\omega t+\varphi)$. Les autres expressions ne respectent pas la structure donnée, qui combine un terme constant et une oscillation cosinusoïdale.

Explication

La valeur moyenne est obtenue en intégrant le signal sur une période puis en divisant par la durée de cette période. L’intégrale de $x^2(t)$ intervient plutôt dans le calcul de la puissance moyenne.

Explication

Le régime sinusoïdal correspond à l’absence de composante continue, donc à $V_0=0$. La condition $A=0$ décrit au contraire le régime continu, tandis que deux composantes non nulles caractérisent le régime mixte.

Explication

Le régime transitoire décrit l’évolution du signal juste après une modification du circuit, tandis que le régime établi correspond à la situation obtenue après un temps suffisamment long. Cette distinction dépend de l’évolution temporelle après la perturbation, et non de la nature de la grandeur mesurée.

Explication

La représentation complexe complète est $v=Ae^{j(\omega t+\varphi)}$, puis le phasor est obtenu en retirant le terme temporel commun, ce qui donne $v=Ae^{j\varphi}$. L’expression $Ae^{j\omega t}$ conserve le temps et ne constitue donc pas le phasor recherché.

Explication

Le courant est une circulation de charges, notamment d’électrons, mesurée en ampères par un ampèremètre monté en série. Le voltmètre sert à mesurer une tension et se branche en dérivation, ce qui rend la deuxième proposition incorrecte.

Explication

Le courant est défini comme la dérivée de la charge par rapport au temps, soit $i=\frac{dQ}{dt}$. L’expression $\frac{dt}{dQ}$ inverse cette relation et ne représente donc pas le courant.

Explication

La tension est une différence de potentiel qui peut provoquer la circulation des électrons; elle se mesure en volts avec un voltmètre branché en dérivation. La circulation de charges mesurée en ampères caractérise le courant, et non la tension.

Explication

Un générateur de courant parfait impose un courant constant ou une amplitude constante, alors que sa tension varie selon la charge et peut même être nulle. La tension imposée indépendamment de la charge caractérise plutôt un générateur de tension idéal.

Explication

Un générateur de tension nul équivaut à un court-circuit d’impédance $Z=0\ \Omega$, tandis qu’un générateur de courant nul équivaut à un circuit ouvert. L’association inverse confond les comportements des deux générateurs nuls.

Explication

L’impédance combine une partie réelle, la résistance $R$, et une partie réactive, représentée par $jX$, selon $Z=R+jX$. La résistance correspond donc à la partie réelle de l’impédance, et non à sa partie imaginaire.

Explication

La loi d’Ohm généralisée s’écrit $U=ZI$, tandis que l’admittance est l’inverse de l’impédance: $Y=\frac{1}{Z}=G+jB$. Écrire $Y=Z$ confond l’impédance, qui s’oppose au courant, avec son inverse.

Explication

Une résistance est un dipôle linéaire dont l’impédance est réelle, $Z=R$, et qui suit $U=RI$. Une impédance comportant une partie imaginaire non nulle décrit un élément avec réactance, plutôt qu’une résistance idéale.

Explication

Un nœud est une connexion où se rejoignent au moins trois fils. Une boucle fermée correspond plutôt à une maille, tandis qu’une portion comprise entre deux nœuds décrit une branche.

Explication

Une branche est située entre deux nœuds et tous les dipôles qu’elle contient sont traversés par le même courant. Une boucle fermée désigne une maille, et non une branche.

Explication

La loi des nœuds impose une somme algébrique nulle en prenant les courants entrants positivement et les courants sortants négativement. Compter tous les courants avec le même signe empêcherait d’établir ce bilan algébrique.

Explication

La relation $V_{AB}=V_A-V_B$ donne $12-5=7\,\text{V}$. La somme des potentiels ne correspond pas à la définition de la tension orientée de A vers B.

Explication

Des dipôles en série appartiennent à la même branche et sont traversés par un courant identique, tandis que des dipôles en parallèle partagent la même tension. Les deux autres associations inversent ou déforment ces propriétés.

Explication

En série, les impédances s’additionnent, donc $Z_{eq}=Z_1+Z_2$. La combinaison multiplicative sur une somme est associée à deux impédances en parallèle, tandis que l’addition des inverses concerne les admittances.

Explication

Les admittances de dipôles montés en parallèle s’additionnent, ce qui donne $Y_{eq}=Y_1+Y_2+Y_3$. L’inversion de cette somme fournirait une impédance équivalente, pas une admittance.

Explication

Dans un pont diviseur de tension, la tension aux bornes de $Z_2$ est proportionnelle à $Z_2$, d’où $U_2=U\frac{Z_2}{Z_1+Z_2}$. L’expression utilisant $Z_1$ donne la tension aux bornes de l’autre impédance.

Explication

En superposition, une source de tension indépendante déconnectée est remplacée par un court-circuit. Le circuit ouvert s’applique à une source de courant déconnectée, ce qui constitue la confusion la plus courante.

Explication

L’équivalent de Thévenin associe une source de tension $E_{Th}$ et une résistance $R_{Th}$ en série, avec $E_{Th}$ égal à la tension à vide. La source de courant en parallèle caractérise l’équivalent de Norton.

Explication

Dans l’équivalent de Norton, la source de courant $I_{No}$ est égale au courant de court-circuit du dipôle. La tension à vide correspond à la source de tension de l’équivalent de Thévenin.

Explication

Le théorème de Millman permet de déterminer la tension commune à un réseau formé de plusieurs branches en parallèle. Le remplacement par une source en série relève de Thévenin, tandis que la suppression des sources relève de la superposition.

Explication

Le courant d’un condensateur est proportionnel à la dérivée temporelle de sa tension, selon $i(t)=C\frac{dv(t)}{dt}$. La bobine est l’élément associé à une relation entre tension et dérivée du courant.

Explication

L’impédance capacitive vaut $Z_C=\frac{1}{jC\omega}$, tandis que $jC\omega$ représente son admittance. L’expression contenant $L$ correspond à une bobine et non à un condensateur.

Explication

À fréquence nulle, l’impédance capacitive devient très grande, ce qui correspond à un circuit ouvert, tandis qu’à haute fréquence elle devient très faible. Le comportement inverse est celui qui serait associé à une confusion avec un autre élément réactif.

Explication

Une bobine vérifie $v(t)=L\frac{di(t)}{dt}$, donc sa tension dépend de la variation du courant. La relation entre courant et dérivée de la tension caractérise plutôt le condensateur.

Explication

Pendant la charge, la tension du condensateur tend vers la tension du générateur selon une évolution exponentielle, avec la constante de temps $\tau=RC$. La tendance vers zéro correspond à la décharge, et non à la charge.

Explication

Après $3\tau$, la tension de charge atteint environ 95 % de sa valeur finale. La valeur de 63 % correspond à $t=\tau$, tandis que 99 % est atteint vers $5\tau$.

Explication

Pour étudier la décharge, le générateur est remplacé par un court-circuit et la tension du condensateur décroît progressivement vers zéro. La tendance vers la tension du générateur concerne la phase de charge.

Explication

La transmittance est le rapport complexe entre la sortie et l’entrée, ce qui s’écrit ici $u_C=Tu_E$. Inverser le rapport donnerait une grandeur différente de la transmittance définie.

Explication

Un transformateur est constitué de deux bobines couplées magnétiquement et son fonctionnement est étudié en régime sinusoïdal. Une association de résistances ou de condensateurs ne constitue pas ce dispositif.

Explication

La relation fondamentale du transformateur est $i_2(t)=-\frac{i_1(t)}{n}$, avec un signe négatif traduisant la convention d’orientation retenue. Le rapport de tension suit au contraire $u_2(t)=n u_1(t)$.

Explication

Pour des éléments en parallèle, les théorèmes de Norton et de Millman sont les méthodes privilégiées. Le théorème de Thévenin est plutôt associé aux éléments en série, tandis que la charge exponentielle concerne les transitoires.