QCM : Électrocinétique en régime permanent — 22 questions

Questions et réponses du QCM

1. Lequel de ces éléments correspond à la définition d’un dipôle électrique ?

Un chemin fermé parcourant plusieurs composants
Un ensemble de fils formant une boucle conductrice
Un point reliant au moins trois composants électriques
Un composant possédant deux bornes de connexion

Un composant possédant deux bornes de connexion

Explication

Un dipôle est un composant électrique muni de deux bornes de connexion, comme une pile ou une résistance. Un point reliant au moins trois composants correspond plutôt à un nœud.

2. Quelle association décrit correctement un nœud et une maille dans un circuit électrique ?

Un nœud relie au moins trois dipôles et une maille est un chemin fermé
Un nœud possède deux bornes et une maille produit l’énergie électrique
Un nœud forme un chemin fermé et une maille relie au moins trois dipôles
Un nœud mesure la tension et une maille mesure l’intensité électrique

Un nœud relie au moins trois dipôles et une maille est un chemin fermé

Explication

Un nœud est une jonction d’au moins trois dipôles, tandis qu’une maille est un chemin fermé du circuit. Les autres propositions attribuent à ces éléments des rôles qui relèvent des composants ou des instruments de mesure.

3. Deux dipôles sont reliés en dérivation lorsque quelle condition est vérifiée ?

Ils sont traversés par une intensité de même valeur
Aucun nœud ne se trouve entre leurs deux composants
Leurs bornes sont reliées aux mêmes nœuds
Ils appartiennent à une seule boucle sans branchement

Leurs bornes sont reliées aux mêmes nœuds

Explication

Des dipôles sont en dérivation lorsque leurs bornes sont connectées aux mêmes nœuds. L’absence de nœud intermédiaire caractérise plutôt une association en série.

4. Quelle affirmation distingue correctement la charge électrique de l’intensité électrique ?

La charge se mesure en coulombs, tandis que l’intensité se mesure en ampères
La charge se mesure en ampères, tandis que l’intensité se mesure en coulombs
La charge se mesure en volts, tandis que l’intensité se mesure en coulombs
La charge se mesure en joules, tandis que l’intensité se mesure en volts

La charge se mesure en coulombs, tandis que l’intensité se mesure en ampères

Explication

La charge électrique est mesurée en coulombs, alors que l’intensité est mesurée en ampères. Le volt mesure une tension ou un potentiel, et le joule mesure une énergie.

5. Une charge dqdq traverse une section de circuit pendant une durée dtdt. Quelle expression permet de calculer l’intensité électrique ?

i=dtdqi=\frac{dt}{dq}
i=dq+dti=dq+dt
i=dq×dti=dq\times dt
i=dqdti=\frac{dq}{dt}

$$i=\frac{dq}{dt}$$

Explication

L’intensité électrique correspond au débit de charges et se calcule par i=dqdti=\frac{dq}{dt}. L’expression dtdq\frac{dt}{dq} représente l’inverse de ce débit et ne définit pas l’intensité.

6. Quelle égalité exprime correctement l’unité SI de l’intensité électrique ?

1 A=1 C⋅s−11\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{C\cdot s^{-1}}
1 A=1 C⋅s1\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{C\cdot s}
1 A=1 V⋅C−11\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{V\cdot C^{-1}}
1 A=1 J⋅s−11\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{J\cdot s^{-1}}

$$1\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{C\cdot s^{-1}}$$

Explication

Un ampère correspond au passage d’un coulomb par seconde, soit 1 A=1 C⋅s−11\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{C\cdot s^{-1}}. L’expression 1 J⋅s−11\ \mathrm{J\cdot s^{-1}} correspond à une puissance exprimée en watts.

7. Comment définit-on le potentiel électrique en un point MM ?

Comme l’énergie potentielle multipliée par la charge, V(M)=EpqV(M)=E_pq
Comme l’énergie potentielle électrique par unité de charge, V(M)=EpqV(M)=\frac{E_p}{q}
Comme la différence de potentiel entre deux points, V(M)=VA−VBV(M)=V_A-V_B
Comme la charge électrique par unité de temps, V(M)=qdtV(M)=\frac{q}{dt}

Comme l’énergie potentielle électrique par unité de charge, $$V(M)=\frac{E_p}{q}$$

Explication

Le potentiel en un point est l’énergie potentielle électrique rapportée à la charge, selon V(M)=EpqV(M)=\frac{E_p}{q}. La différence VA−VBV_A-V_B définit une tension entre deux points, et non un potentiel en un point isolé.

8. Deux points A et B ont respectivement les potentiels VAV_A et VBV_B. Quelle relation donne la tension orientée UABU_{AB} ?

UAB=VA×VBU_{AB}=V_A\times V_B
UAB=VB−VAU_{AB}=V_B-V_A
UAB=VA+VBU_{AB}=V_A+V_B
UAB=VA−VBU_{AB}=V_A-V_B

$$U_{AB}=V_A-V_B$$

Explication

La tension UABU_{AB} est la différence de potentiel du point A vers le point B, donc UAB=VA−VBU_{AB}=V_A-V_B. L’ordre inversé correspondrait à la tension UBAU_{BA}.

9. Dans un circuit, comment se déplacent le courant conventionnel et les électrons par rapport aux potentiels électriques ?

Le courant et les électrons vont tous deux vers les hauts potentiels
Le courant va vers les hauts potentiels et les électrons vers les faibles potentiels
Le courant va vers les faibles potentiels et les électrons vers les hauts potentiels
Le courant et les électrons vont tous deux vers les faibles potentiels

Le courant va vers les faibles potentiels et les électrons vers les hauts potentiels

Explication

Le courant conventionnel circule des potentiels élevés vers les potentiels faibles, tandis que les électrons se déplacent en sens opposé. Cette opposition vient de la charge négative portée par les électrons.

10. Quelle relation permet de calculer la puissance électrique d’un dipôle traversé par une intensité II et soumis à une tension UU ?

P=U+IP=U+I
P=R⋅UP=R\cdot U
P=U⋅IP=U\cdot I
P=UIP=\frac{U}{I}

$$P=U\cdot I$$

Explication

La puissance électrique est le produit de la tension par l’intensité, soit P=U⋅IP=U\cdot I, et s’exprime en watts. L’énergie correspond à une quantité totale, tandis que la puissance indique un débit d’énergie par unité de temps.

11. Dans quelle convention les flèches de tension et de courant sont-elles orientées en sens opposés ?

Dans la convention de nœud
Dans la convention de maille
Dans la convention générateur
Dans la convention récepteur

Dans la convention récepteur

Explication

La convention récepteur associe une flèche de tension opposée à celle du courant. Dans la convention générateur, les deux flèches sont orientées dans le même sens.

12. Un résistor de résistance R=6 ΩR=6\ \Omega est parcouru par une intensité I=2 AI=2\ \mathrm{A}. Quelle tension mesure-t-on à ses bornes ?

4 V4\ \mathrm{V}
8 V8\ \mathrm{V}
3 V3\ \mathrm{V}
12 V12\ \mathrm{V}

$$12\ \mathrm{V}$$

Explication

La loi d’Ohm donne U=R×IU=R\times I, donc U=6×2=12 VU=6\times2=12\ \mathrm{V}. Une relation portant sur les courants à une bifurcation relève de la loi des nœuds, pas de la loi d’Ohm.

13. Que stipule la loi des nœuds dans un circuit électrique ?

La somme des intensités entrantes égale la somme des intensités sortantes
La somme algébrique des tensions d’une maille est nulle
La tension d’un résistor égale sa résistance multipliée par son intensité
La tension entre deux points égale la somme de deux tensions successives

La somme des intensités entrantes égale la somme des intensités sortantes

Explication

La loi des nœuds impose ∑Ientrants=∑Isortants\sum I_{\mathrm{entrants}}=\sum I_{\mathrm{sortants}}. La somme algébrique nulle concerne une maille et porte sur les tensions, non sur les intensités d’une bifurcation.

14. Dans une maille orientée, comment faut-il traiter la tension d’un dipôle dont l’orientation est opposée au sens de parcours ?

Lui attribuer le coefficient εk=+1\varepsilon_k=+1
La considérer comme nulle dans la somme algébrique
La remplacer par l’intensité qui traverse le dipôle
Lui attribuer le coefficient εk=−1\varepsilon_k=-1

Lui attribuer le coefficient $$\varepsilon_k=-1$$

Explication

Dans la loi des mailles, une tension orientée à l’opposé du parcours reçoit le coefficient εk=−1\varepsilon_k=-1. Le coefficient +1+1 est réservé à une tension orientée dans le sens du parcours.

15. Quelle propriété caractérise une source idéale de tension de force électromotrice EE ?

Elle associe une source de courant et une résistance en parallèle
Elle vérifie U=E−rIU=E-rI avec une résistance interne
Elle impose U=EU=E quel que soit le courant
Elle impose I=EI=E quelle que soit la tension

Elle impose $$U=E$$ quel que soit le courant

Explication

Une source idéale de tension délivre une tension constante U=EU=E, indépendamment du courant qui la traverse. La relation U=E−rIU=E-rI décrit une source réelle de tension, qui possède une résistance interne.

16. Dans le modèle de Thévenin, comment sont associés le générateur idéal de tension et la résistance interne ?

Dans deux mailles indépendantes
Entre deux nœuds sans liaison résistive
En série
En parallèle

En série

Explication

Le modèle de Thévenin représente une source réelle de tension par un générateur idéal de tension EE en série avec une résistance interne rr. Une association en parallèle correspond au modèle de Norton.

17. Que représente la capacité électrique QQ d’une pile ?

La différence de potentiel mesurée entre ses bornes en fonctionnement
La résistance interne qui limite le courant fourni par la pile
La quantité de charge qu’elle peut fournir avant sa décharge complète
La puissance électrique délivrée par unité de temps au récepteur

La quantité de charge qu’elle peut fournir avant sa décharge complète

Explication

La capacité QQ correspond à la quantité totale de charge qu’une pile peut fournir avant d’être complètement déchargée. La tension décrit une différence de potentiel, et non une quantité de charge disponible.

18. Une pile débite un courant constant de 2,0 A2{,}0\ \mathrm{A} pendant 3,0 h3{,}0\ \mathrm{h}. Quelle diminution de capacité subit-elle ?

1,5 Ah1{,}5\ \mathrm{Ah}
5,0 Ah5{,}0\ \mathrm{Ah}
0,67 Ah0{,}67\ \mathrm{Ah}
6,0 Ah6{,}0\ \mathrm{Ah}

$$6{,}0\ \mathrm{Ah}$$

Explication

La diminution de capacité se calcule avec ΔQ=I×Δt\Delta Q=I\times\Delta t, donc ΔQ=2,0×3,0=6,0 Ah\Delta Q=2{,}0\times3{,}0=6{,}0\ \mathrm{Ah}. La capacité totale QQ désigne la charge disponible de la pile, tandis que ΔQ\Delta Q représente la charge consommée pendant la durée considérée.

19. Une pile fournit une charge de 3600 C3600\ \mathrm{C} sous une tension de 12 V12\ \mathrm{V}. Quelle énergie stockée peut-on associer à ces valeurs ?

43 200 C43\,200\ \mathrm{C}
300 J300\ \mathrm{J}
43 200 J43\,200\ \mathrm{J}
3 612 J3\,612\ \mathrm{J}

$$43\,200\ \mathrm{J}$$

Explication

L’énergie est donnée par Epile=Q×UE_{\mathrm{pile}}=Q\times U, soit Epile=3600×12=43 200 JE_{\mathrm{pile}}=3600\times12=43\,200\ \mathrm{J}. Le résultat s’exprime en joules lorsque la charge est en coulombs et la tension en volts.

20. Que décrit la caractéristique d’un dipôle ?

La quantité de charge accumulée par le dipôle pendant son fonctionnement
La valeur commune de l’intensité et de la tension dans le circuit
La puissance électrique reçue par le dipôle en fonction du temps
La relation entre l’intensité qui le traverse et la tension à ses bornes

La relation entre l’intensité qui le traverse et la tension à ses bornes

Explication

La caractéristique d’un dipôle relie l’intensité II qui le traverse à la tension UU entre ses bornes, généralement sous la forme I=f(U)I=f(U). La valeur commune de II et UU dans un circuit correspond au point de fonctionnement.

21. Dans le plan (U,I)(U,I), quelle forme et quelle pente possède la caractéristique courant-tension d’un résistor de résistance RR ?

Une droite ne passant pas par l’origine, de pente RR
Une courbe passant par l’origine, de pente 1/R1/R
Une droite passant par l’origine, de pente 1/R1/R
Une droite passant par l’origine, de pente RR

Une droite passant par l’origine, de pente $$1/R$$

Explication

Pour un résistor, la caractéristique courant-tension est une droite passant par l’origine et sa pente dans le plan (U,I)(U,I) vaut 1/R1/R. La pente RR correspond à la relation exprimant UU en fonction de II, et non à la représentation I(U)I(U).

22. Comment repère-t-on le point de fonctionnement d’un circuit comportant un générateur et un récepteur ?

À la pente maximale de la caractéristique du récepteur
Au point où la caractéristique du générateur passe par l’origine
À l’intersection de leurs caractéristiques
À la valeur de tension maximale fournie par le générateur

À l’intersection de leurs caractéristiques

Explication

Le point de fonctionnement est l’intersection des caractéristiques du générateur et du récepteur, car cette intersection donne leurs valeurs communes de tension et d’intensité. La pente ou la tension maximale d’une seule caractéristique ne suffit pas à déterminer cet état du circuit.

Révisez avec les flashcards

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Qu'est-ce qu'un dipôle en électricité ?

Un composant électrique avec deux bornes de connexion.

Qu'est-ce qu'un nœud dans un circuit électrique ?

Un point reliant au moins trois dipôles.

Qu'est-ce qu'une maille dans un circuit électrique ?

Un chemin fermé dans un circuit électrique.

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