QCM : Fondamentaux de l’électricité — 31 questions

Explication

La variation entre deux dates se calcule en retranchant la date initiale à la date finale, soit $\Delta t=t_2-t_1$. La différence inverse changerait le signe de la variation.

Explication

La dérivée de $f$ par rapport à $x$ s’écrit $f'=\frac{df}{dx}$. L’expression $\frac{dx}{df}$ inverse les rôles de la variable et de la fonction.

Explication

La charge électrique est un nombre réel pouvant être positif ou négatif, noté $Q$ ou $q$, et son unité SI est le coulomb. Une masse, une énergie ou une force sont des grandeurs physiques différentes.

Explication

Les charges vitreuses correspondent historiquement aux charges positives, tandis que les charges résineuses correspondent aux charges négatives. Inverser ces associations constitue la confusion classique entre les deux appellations.

Explication

Deux charges de signes contraires s’attirent, alors que deux charges de même signe se repoussent. L’interaction électrique ne signifie pas automatiquement un échange de signe.

Explication

La charge élémentaire d’un proton vaut environ $1,6\times10^{-19}\ \mathrm{C}$. L’exposant positif donne une valeur beaucoup trop grande, tandis que le joule est une unité d’énergie et non de charge.

Explication

Les charges fixes demeurent localisées dans le matériau, alors que les charges libres peuvent se déplacer dans tout le volume d’un conducteur. La mobilité ne dépend pas du signe électrique de la charge.

Explication

Les porteurs libres sont des ions dans une solution aqueuse, des trous dans un semi-conducteur et des électrons de conduction dans un métal. Les électrons libres caractérisent donc notamment les métaux, et non toutes les formes de conducteurs.

Explication

La liaison métallique met en commun des électrons sur un nombre illimité d’atomes, ce qui les délocalise dans toute la pièce métallique. Une paire d’électrons localisée entre deux atomes correspond plutôt à une liaison covalente.

Explication

Un circuit électrique est formé d’éléments conducteurs reliés entre eux, de sorte que les électrons libres puissent passer d’un élément à l’autre. Un ensemble de composants isolés ne permet pas cette circulation des charges.

Explication

Le courant électrique correspond au mouvement d’ensemble des électrons libres dans un circuit. Il ne décrit donc pas le déplacement isolé d’une seule particule.

Explication

Dans un circuit, le nombre total de particules chargées reste constant et les charges libres ne peuvent pas s’accumuler en un point. Une accumulation locale permanente ne correspond donc pas au fonctionnement décrit.

Explication

Pour un courant constant, on utilise $I=\frac{Q}{\Delta t}$, donc $I=\frac{12}{3}=4\ \mathrm{A}$. La multiplication de la charge par la durée donnerait une grandeur qui ne correspond pas à l’intensité.

Explication

Pour un courant variable, l’intensité instantanée est définie par $i=\frac{\delta q}{dt}$. L’expression $I=\frac{Q}{\Delta t}$ correspond à l’intensité associée à un courant constant sur une durée donnée.

Explication

L’ampère est l’unité de l’intensité électrique et vérifie $1\ \mathrm{A}=1\ \mathrm{C/s}$. L’intensité mesure une quantité de charge traversant une section par unité de temps, et non l’inverse.

Explication

La tension électrique est la différence de potentiel entre deux points d’un circuit. Le nombre d’électrons traversant une section par seconde caractérise plutôt l’intensité du courant.

Explication

La relation $U_{AB}=V_A-V_B$ donne $8-3=5\ \mathrm{V}$, puis $U_{BA}=-U_{AB}=-5\ \mathrm{V}$. Inverser les bornes change donc le signe de la tension, et non sa valeur absolue seule.

Explication

La masse est la référence de potentiel pour laquelle $V_{\mathrm{ref}}=0$. Elle ne doit pas être confondue avec la terre, qui est une connexion de sécurité pouvant servir de référence en pratique.

Explication

La mesure de l’intensité exige que le courant traverse l’ampèremètre, qui se branche donc en série, tandis que la mesure de tension se fait aux bornes du dipôle, en dérivation. La proposition inversant ces branchements confond les fonctions des deux appareils.

Explication

Un ampèremètre idéal possède une tension nulle à ses bornes, tandis qu’un voltmètre idéal ne laisse passer aucun courant. L’inversion de ces propriétés correspond à une confusion entre mesure de courant et mesure de tension.

Explication

On commence par le plus grand calibre pour protéger l’appareil, puis on sélectionne un calibre inférieur compatible avec la valeur mesurée afin d’obtenir une meilleure précision. Commencer par le calibre minimal augmente le risque de dépassement.

Explication

Un circuit série ne comporte pas de nœud électrique et offre un trajet unique aux électrons libres. La présence de plusieurs branches et de nœuds décrit plutôt un circuit en dérivation.

Explication

La présence de deux nœuds et de branches contenant chacune un dipôle définit un circuit en dérivation. Un circuit série forme au contraire un trajet unique sans nœud électrique.

Explication

Les dipôles montés en série sont parcourus par le même courant, tandis que ceux montés en dérivation ont la même tension à leurs bornes. La proposition qui inverse courant et tension applique les propriétés des deux montages au mauvais cas.

Explication

La loi des nœuds exprime la conservation de la charge : la somme des intensités qui arrivent égale la somme des intensités qui repartent. La relation portant sur la somme algébrique des tensions concerne une maille, pas un nœud.

Explication

Dans une maille, la somme algébrique des tensions orientées est nulle, ce qui s’écrit $\sum \varepsilon_k u_k=0$. La relation entre courants entrants et sortants est la loi des nœuds et s’applique à un point de connexion.

Explication

La caractéristique d’un dipôle décrit mathématiquement la relation $u=f(i)$ entre sa tension et le courant qui le traverse. La puissance concerne plutôt l’échange d’énergie électrique du dipôle.

Explication

Un dipôle passif possède une caractéristique $u=f(i)$ qui passe par l’origine. Une caractéristique qui ne passe pas par l’origine correspond à un dipôle actif dans cette distinction.

Explication

En régime continu, la puissance se calcule par $P=U\times I$, donc $P=12\times2=24\ \text{W}$. La division de la tension par l’intensité donnerait une résistance, pas une puissance.

Explication

Les exercices d’autonomie sont proposés après le TD afin que les étudiants poursuivent leur travail de façon indépendante. Les exercices préliminaires précèdent le TD, tandis que les exercices PSE et PAPL correspondent à d’autres objectifs.

Explication

Les exercices PAPL servent à approfondir les raisonnements et à aller plus loin dans le travail. Ils ne sont pas indispensables aux contrôles, contrairement aux exercices préparatoires et d’entraînement.