QCM : Électrocinétique et lois de Kirchhoff (29 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un réseau linéaire comportant plusieurs sources indépendantes, un étudiant veut déterminer la tension d’une branche par superposition. Quelle méthode doit-il appliquer ?

Additionner les valeurs absolues des tensions obtenues avec chaque source agissant séparément
Additionner algébriquement les tensions obtenues avec chaque source agissant séparément et les autres éteintes
Calculer chaque tension avec toutes les sources agissant simultanément, puis additionner les résultats
Calculer chaque tension avec une source agissant séparément, en laissant les autres actives

Additionner algébriquement les tensions obtenues avec chaque source agissant séparément et les autres éteintes

Explication

La superposition consiste à calculer séparément la contribution de chaque source, les autres étant éteintes, puis à sommer algébriquement les tensions. Une somme de valeurs absolues néglige les signes, tandis que conserver les autres sources actives empêche d’isoler leurs contributions.

2. Un générateur idéal présente une résistance interne nulle. Quelle relation décrit sa tension aux bornes, quelle que soit l’intensité du courant ?

UAB=EU_{AB}=E
UAB=E−rIU_{AB}=E-rI
UAB=rIU_{AB}=rI
UAB=E+rIU_{AB}=E+ rI

$$U_{AB}=E$$

Explication

La résistance interne nulle d’un générateur parfait implique que sa tension reste égale à sa force électromotrice. La loi UAB=E−rIU_{AB}=E-rI concerne un générateur réel, tandis que les autres expressions introduisent une chute ou un signe inadéquat.

3. Dans un circuit, les mesures de tension et d’intensité varient au cours du temps. Comment caractériser ce régime ?

Un régime sans tension ni intensité définies au cours du temps
Un régime variable, décrit par u(t)u(t) et i(t)i(t)
Un régime continu, décrit par des valeurs constantes UU et II
Un régime permanent, décrit par des valeurs constantes UU et II

Un régime variable, décrit par $$u(t)$$ et $$i(t)$$

Explication

En régime variable, la tension et l’intensité sont des fonctions du temps, notées u(t)u(t) et i(t)i(t). Le régime continu ou permanent correspond à des valeurs constantes ; il ne signifie pas que les grandeurs sont indéfinies.

4. Un composant possède deux bornes, A et B. Quelle catégorie d’élément électrocinétique correspond à cette description ?

Un assemblage de quatre dipôles
Un dipôle
Une tension électrique
Un quadripôle

Un dipôle

Explication

Un dipôle électrocinétique est un élément situé entre deux bornes ou pôles A et B. Un quadripôle comporte quatre bornes, tandis qu’une tension est une grandeur et non un élément à deux bornes.

5. Une résistance de 5 Ω5\,\Omega est parcourue par un courant périodique variable dont l’intensité efficace vaut 2 A2\,\mathrm{A}. Quelle est la puissance moyenne dissipée ?

10 W10\,\mathrm{W}
20 W20\,\mathrm{W}
0,8 W0{,}8\,\mathrm{W}
25 W25\,\mathrm{W}

$$20\,\mathrm{W}$$

Explication

En régime périodique variable, la puissance moyenne dissipée vaut P=RIeff2P=R I_{\mathrm{eff}}^2 ; ici, 5×22=20 W5\times2^2=20\,\mathrm{W}. Le résultat 10 oublie le carré, 25 utilise à tort le carré de la résistance, et 0,8 remplace la résistance par son inverse.

6. Après un long moment sous une tension continue, un condensateur idéal est considéré en régime permanent. Quel modèle électrique lui attribuer ?

Un circuit ouvert, avec une tension constante
Un circuit ouvert, avec une tension variable
Un court-circuit, avec une tension nulle
Une résistance, avec un courant constant

Un circuit ouvert, avec une tension constante

Explication

En régime continu permanent, le condensateur se comporte comme un circuit ouvert et sa tension reste constante. Le court-circuit correspond à la bobine dans ce régime, et une tension variable évoque plutôt un régime transitoire.

7. Dans l’exemple 1, l’application de la loi des mailles aux branches permet de déterminer les tensions inconnues. Quelles valeurs obtient-on pour u3u_3, u1u_1 et u2u_2, dans cet ordre ?

+3 V+3\,\text{V}, +4 V+4\,\text{V}, +3 V+3\,\text{V}
+3 V+3\,\text{V}, +4 V+4\,\text{V}, −3 V-3\,\text{V}
+4 V+4\,\text{V}, +3 V+3\,\text{V}, −3 V-3\,\text{V}
−3 V-3\,\text{V}, +4 V+4\,\text{V}, +3 V+3\,\text{V}

$$+3\,\text{V}$$, $$+4\,\text{V}$$, $$-3\,\text{V}$$

Explication

La loi des mailles donne u3=+3 Vu_3=+3\,\text{V}, u1=+4 Vu_1=+4\,\text{V} et u2=−3 Vu_2=-3\,\text{V}. Le signe positif pour u2u_2 inverse son résultat, l’échange de u1u_1 et u3u_3 confond leurs valeurs, et le signe négatif pour u3u_3 inverse cette tension.

8. Une résistance linéaire de 8 Ω8\,\Omega est parcourue par un courant IAB=0,5 AI_{AB}=0{,}5\,\mathrm{A}. Quelle tension UABU_{AB} la loi d’Ohm prédit-elle ?

2 V2\,\mathrm{V}
0,0625 V0{,}0625\,\mathrm{V}
4 V4\,\mathrm{V}
16 V16\,\mathrm{V}

$$4\,\mathrm{V}$$

Explication

La loi d’Ohm s’écrit UAB=RIABU_{AB}=R I_{AB} ; ainsi, 8×0,5=4 V8\times0{,}5=4\,\mathrm{V}. Diviser la résistance par le courant donne 16, inverser le rapport donne 0,0625, et le carré du courant n’appartient pas à cette loi.

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

2 Ω2\,\Omega
4,5 Ω4{,}5\,\Omega
19 Ω\frac{1}{9}\,\Omega
9 Ω9\,\Omega

$$2\,\Omega$$

Explication

En parallèle, 1Req=16+13=12\frac{1}{R_{\mathrm{eq}}}=\frac{1}{6}+\frac{1}{3}=\frac{1}{2}, donc Req=2 ΩR_{\mathrm{eq}}=2\,\Omega. La somme directe s’applique aux résistances en série, 1/9 Ω1/9\,\Omega confond l’équivalente avec l’inverse de la somme, et 4,5 Ω est une moyenne arithmétique.

10. Un circuit possède un modèle de Thévenin avec ETh=18 VE_{Th}=18\,\mathrm{V} et RTh=6 ΩR_{Th}=6\,\Omega. Quels paramètres doit avoir son modèle de Norton équivalent ?

hN=18 Ah_N=18\,\mathrm{A} et ρN=6 Ω\rho_N=6\,\Omega
hN=3 Ah_N=3\,\mathrm{A} et ρN=6 Ω\rho_N=6\,\Omega
hN=3 Ah_N=3\,\mathrm{A} et ρN=16 Ω\rho_N=\frac{1}{6}\,\Omega
hN=13 Ah_N=\frac{1}{3}\,\mathrm{A} et ρN=6 Ω\rho_N=6\,\Omega

$$h_N=3\,\mathrm{A}$$ et $$\rho_N=6\,\Omega$$

Explication

La conversion donne hN=ETh/RTh=18/6=3 Ah_N=E_{Th}/R_{Th}=18/6=3\,\mathrm{A} et ρN=RTh=6 Ω\rho_N=R_{Th}=6\,\Omega. Le rapport inversé donne 1/3 A1/3\,\mathrm{A}, conserver 18 V18\,\mathrm{V} comme courant confond tension et courant, et inverser la résistance donne une mauvaise grandeur.

11. Dans un circuit, quelle caractéristique permet d’identifier un nœud ?

Un ensemble de dipôles en série entre deux points
Un point de jonction entre au moins trois fils
Un ensemble de branches formant une boucle
Un point de jonction entre deux fils

Un point de jonction entre au moins trois fils

Explication

Un nœud est un point de jonction entre au moins trois fils de connexion. Deux fils ne répondent pas à cette définition, tandis qu’une portion en série décrit une branche et une boucle décrit une maille.

12. Un nœud est relié à deux potentiels, V1=12 VV_1=12\,\mathrm{V} par R1=2 ΩR_1=2\,\Omega et V2=0 VV_2=0\,\mathrm{V} par R2=4 ΩR_2=4\,\Omega. Quelle tension du nœud donne le théorème de Millman ?

4 V4\,\mathrm{V}
6 V6\,\mathrm{V}
24 V24\,\mathrm{V}
8 V8\,\mathrm{V}

$$8\,\mathrm{V}$$

Explication

Millman donne V0=12/2+0/41/2+1/4=60,75=8 VV_0=\frac{12/2+0/4}{1/2+1/4}=\frac{6}{0{,}75}=8\,\mathrm{V}. La moyenne simple néglige les résistances, la pondération par les résistances inverse les poids, et 24 V24\,\mathrm{V} omet la division par la somme des conductances.

13. Un condensateur de capacité C=5 μFC = 5\,\mu\text{F} est soumis à une tension u=12 Vu = 12\,\text{V}. Quelle charge porte-t-il ?

60 μC60\,\mu\text{C}
0,42 μC0{,}42\,\mu\text{C}
60 C60\,\text{C}
2,4 μC2{,}4\,\mu\text{C}

$$60\,\mu\text{C}$$

Explication

La relation est q=Cuq=Cu, donc q=5 μF×12 V=60 μCq=5\,\mu\text{F}\times12\,\text{V}=60\,\mu\text{C}. La valeur 2,4 μC2{,}4\,\mu\text{C} inverse la relation, tandis que 60 C60\,\text{C} oublie l’échelle micro.

14. Pour obtenir le modèle de Thévenin d’un circuit entre A et B, quelle démarche un technicien doit-il suivre ?

Retirer le récepteur pour calculer EThE_{Th}, puis éteindre les générateurs pour calculer RThR_{Th}
Garder le récepteur pour calculer EThE_{Th}, puis éteindre les générateurs pour calculer RThR_{Th}
Retirer le récepteur pour calculer RThR_{Th}, puis éteindre les générateurs pour calculer EThE_{Th}
Retirer le récepteur pour calculer EThE_{Th}, puis garder les générateurs actifs pour calculer RThR_{Th}

Retirer le récepteur pour calculer $$E_{Th}$$, puis éteindre les générateurs pour calculer $$R_{Th}$$

Explication

La tension de Thévenin se détermine récepteur retiré, puis la résistance de Thévenin se calcule en éteignant les générateurs et en regardant le circuit depuis A et B. Calculer la résistance récepteur raccordé confond la résistance équivalente avec celle de la charge ; inverser l’ordre des paramètres ou laisser les générateurs actifs ne suit pas cette procédure.

15. Un appareil est soumis à une tension de 12 V12\,\mathrm{V} et traversé par un courant de 2 A2\,\mathrm{A}. Quelle puissance électrique reçoit-il selon la relation entre puissance, tension et intensité ?

24 W24\,\mathrm{W}
48 W48\,\mathrm{W}
14 W14\,\mathrm{W}
6 W6\,\mathrm{W}

$$24\,\mathrm{W}$$

Explication

La puissance vérifie P=UIP=UI, donc P=12×2=24 WP=12\times2=24\,\mathrm{W}. L’addition donne 14, la division donne 6, et le carré de l’intensité introduit à tort un facteur supplémentaire.

16. Quel modèle équivalent représente, entre deux bornes, un circuit linéaire selon le théorème de Thévenin ?

Une source de courant en parallèle avec une résistance
Une source de tension en parallèle avec une résistance
Une source de tension en série avec une résistance
Une source de courant en série avec une résistance

Une source de tension en série avec une résistance

Explication

Le théorème de Thévenin représente tout circuit linéaire entre deux bornes par une source de tension en série avec une résistance. La source de courant en parallèle relève d’une autre forme de modèle équivalent, tandis que les deux autres choix associent incorrectement les éléments.

17. Dans un circuit, la f.é.m. d’un générateur dépend d’une autre grandeur électrique du circuit. Comment cette source est-elle classée ?

Comme une source de tension idéale
Comme une source autonome
Comme une source liée
Comme une source éteinte

Comme une source liée

Explication

Une source est liée lorsque sa f.é.m. ou son courant électromoteur dépend d’autres grandeurs du circuit. Une source autonome est indépendante de ces grandeurs ; les catégories de source idéale ou éteinte décrivent d’autres caractéristiques.

18. Sur un dipôle, les flèches du courant II et de la tension UU sont orientées dans le même sens. Quelle convention s’applique et quel est le comportement associé ?

Convention récepteur : le dipôle génère de la puissance
Convention générateur : le dipôle génère de la puissance
Convention récepteur : le dipôle consomme de la puissance
Convention générateur : le dipôle consomme de la puissance

Convention générateur : le dipôle génère de la puissance

Explication

En convention générateur, le courant et la tension ont le même sens et le dipôle génère de la puissance. La convention récepteur associe des sens contraires à une consommation de puissance ; les deux autres propositions inversent le comportement associé.

19. Dans une branche, un courant calculé vaut −0,8 A-0{,}8\,\text{A} alors que le sens positif avait été choisi vers la droite. Quel est le sens réel du courant ?

Vers la gauche
Sans sens déterminable
Alternativement dans les deux sens
Vers la droite

Vers la gauche

Explication

Un courant calculé négatif circule dans le sens opposé au sens positif choisi, donc vers la gauche. « Vers la droite » ignore le signe, tandis que les deux autres réponses confondent le signe algébrique avec une absence ou une alternance de sens.

20. Un nœud est relié à plusieurs branches en parallèle, et l’on veut déterminer sa tension à partir des potentiels des branches. Quel principe convient ?

Le théorème de Norton, qui remplace un circuit par un générateur équivalent
La loi des mailles, qui relie les tensions le long d’un contour fermé
La loi d’Ohm, appliquée à une unique résistance de branche
Le théorème de Millman, qui exprime la loi des nœuds en fonction des potentiels

Le théorème de Millman, qui exprime la loi des nœuds en fonction des potentiels

Explication

Le théorème de Millman exprime la loi des nœuds en fonction des potentiels et sert à calculer la tension d’un nœud relié à plusieurs branches parallèles. La loi des mailles concerne un contour, la loi d’Ohm une relation tension-courant, et Norton un modèle équivalent.

21. Pour remplacer un circuit linéaire par un modèle de Norton entre deux bornes, quelle association faut-il utiliser ?

Une source de tension en série avec une résistance
Une source de courant en série avec une résistance
Une source de courant en parallèle avec une résistance
Une source de tension en parallèle avec une résistance

Une source de courant en parallèle avec une résistance

Explication

Le modèle de Norton représente tout circuit linéaire par une source de courant associée en parallèle à une résistance. La source de tension en série caractérise le modèle de Thévenin, tandis que les deux autres choix associent incorrectement les éléments.

22. Un générateur réel de force électromotrice 12 V12\,\text{V} et de résistance interne 2 Ω2\,\Omega débite un courant de 3 A3\,\text{A}. Quelle est sa tension aux bornes ?

12 V12\,\text{V}
6 V6\,\text{V}
18 V18\,\text{V}
36 V36\,\text{V}

$$6\,\text{V}$$

Explication

La loi de Pouillet donne UAB=E−rIU_{AB}=E-rI ; ici, 12−2×3=6 V12-2\times3=6\,\text{V}. 12 V12\,\text{V} oublie la chute interne, 18 V18\,\text{V} l’ajoute au lieu de la retrancher, et 36 V36\,\text{V} résulte d’une multiplication inappropriée.

23. Une équation de maille est écrite dans le sens horaire, puis la maille est parcourue dans le sens antihoraire. Quelle conséquence physique faut-il attendre ?

Les tensions de la maille deviennent nulles et le résultat physique change
Les signes de l’équation s’inversent, mais le résultat physique reste inchangé
Les signes de l’équation restent identiques et le résultat physique s’inverse
L’équation devient inutilisable car une maille doit être parcourue dans un sens imposé

Les signes de l’équation s’inversent, mais le résultat physique reste inchangé

Explication

L’orientation d’une maille est arbitraire : l’inverser change les signes de l’équation, sans changer le résultat physique. L’idée d’un sens imposé confond convention et loi, tandis que l’inversion physique ou l’annulation des tensions ne découle pas du changement d’orientation.

24. Que représente la tension électrique entre deux points et dans quelle unité la mesure-t-on ?

Leur puissance électrique, mesurée en watts
Leur énergie transférée, mesurée en joules
Leur différence de potentiel, mesurée en volts
Leur débit de charges électriques, mesuré en ampères

Leur différence de potentiel, mesurée en volts

Explication

La tension entre deux points est leur différence de potentiel, et son unité est le volt. Le débit de charges correspond à l’intensité, le watt mesure la puissance et le joule mesure l’énergie.

25. Un circuit comporte plusieurs dipôles montés en série entre deux nœuds distincts. Comment appelle-t-on cet ensemble ?

Une branche
Un nœud
Une maille
Un réseau

Une branche

Explication

Une branche est un ensemble de dipôles montés en série entre deux nœuds. Un nœud est un point de jonction, une maille forme un circuit fermé et un réseau désigne l’ensemble des composants reliés.

26. En parcourant une maille orientée, les tensions algébriques relevées sur trois branches sont +8 V+8\,\text{V}, −3 V-3\,\text{V} et UU. Quelle valeur doit prendre UU selon la loi des mailles ?

8 V8\,\text{V}
−5 V-5\,\text{V}
11 V11\,\text{V}
5 V5\,\text{V}

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

Explication

La somme algébrique des tensions d’une maille orientée est nulle : 8−3+U=08-3+U=0, d’où U=−5 VU=-5\,\text{V}. 11 V11\,\text{V} néglige le signe négatif, 8 V8\,\text{V} confond une tension avec la somme, et 5 V5\,\text{V} donne la valeur sans le signe requis.

27. À un nœud arrivent des courants de 2 A2\,\text{A} et 5 A5\,\text{A}, tandis qu’un courant de 3 A3\,\text{A} en repart. Quelle intensité doit avoir le courant restant qui repart ?

10 A10\,\text{A}
1 A1\,\text{A}
7 A7\,\text{A}
4 A4\,\text{A}

$$4\,\text{A}$$

Explication

La conservation de la charge impose que la somme des courants entrants égale celle des courants sortants : 2+5=3+I2+5=3+I, donc I=4 AI=4\,\text{A}. 10 A10\,\text{A} correspond à une addition erronée, 7 A7\,\text{A} néglige le courant sortant déjà donné et 1 A1\,\text{A} vient d’une soustraction inadéquate.

28. Une bobine idéale est traversée par un courant continu constant depuis suffisamment longtemps. Quel comportement électrique présente-t-elle alors ?

Un générateur, car sa tension augmente avec le temps
Une résistance, car sa tension reste non nulle
Un circuit ouvert, car son courant est nul
Un court-circuit, car sa tension inductive est nulle

Un court-circuit, car sa tension inductive est nulle

Explication

En régime continu permanent, le courant de la bobine est constant, donc sa dérivée est nulle et sa tension inductive disparaît : elle se comporte comme un court-circuit. Le circuit ouvert correspond au condensateur, et une tension inductive apparaît lorsque le courant varie.

29. Dans l’exemple 1, la loi des nœuds est appliquée aux nœuds indiqués pour déterminer les courants inconnus. Quelles valeurs obtient-on pour i1i_1, i3i_3 et i2i_2, dans cet ordre ?

−2 A-2\,\text{A}, 0 A0\,\text{A}, 1 A1\,\text{A}
−2 A-2\,\text{A}, 1 A1\,\text{A}, 0 A0\,\text{A}
−2 A-2\,\text{A}, 0 A0\,\text{A}, −1 A-1\,\text{A}
+2 A+2\,\text{A}, 0 A0\,\text{A}, 1 A1\,\text{A}

$$-2\,\text{A}$$, $$0\,\text{A}$$, $$1\,\text{A}$$

Explication

La loi des nœuds donne i1=−2 Ai_1=-2\,\text{A}, i3=0 Ai_3=0\,\text{A} et i2=1 Ai_2=1\,\text{A}. Le signe positif de i1i_1 néglige son sens algébrique, l’échange des valeurs de i3i_3 et i2i_2 confond les branches, et le signe négatif de i2i_2 en inverse le résultat.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 76 flashcards sur Électrocinétique et lois de Kirchhoff.

Que représente la tension entre deux points ?

Leur différence de potentiel.

Quelle formule relie la puissance électrique à la tension et au courant ?

P=UIP = UI

Comment varient tension et intensité en régime continu ou permanent ?

Elles sont constantes au cours du temps.

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