QCM : Introduction aux circuits électriques et oscillateurs — 11 questions

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation relie la charge stockée par un condensateur à sa tension à ses bornes ?

q = C U^2
q = CU
q = U/C
q = C/U

q = CU

Explication

La capacité est définie par la relation $q=CU$, qui exprime la charge stockée pour une tension donnée. Les autres propositions ne correspondent pas à la définition de la capacité.

2. Qu'est-ce qu'un condensateur dans un circuit électrique ?

Un dispositif qui stocke de l'énergie sous forme de champ électrique entre deux conducteurs séparés par un isolant.
Un composant qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique.
Un élément qui augmente la résistance dans un circuit.
Un circuit qui permet de transformer une tension alternative en tension continue.

Un dispositif qui stocke de l'énergie sous forme de champ électrique entre deux conducteurs séparés par un isolant.

Explication

Un condensateur est un dispositif constitué de deux conducteurs séparés par un diélectrique, capable de stocker une charge électrique et de libérer cette énergie dans un circuit.

3. Pour un condensateur plan, comment s’exprime sa capacité en fonction de la permittivité, de la surface des plaques et de leur séparation ?

C = ε0 S / (εr e)
C = ε0 εr e / S
C = ε0 εr S / e
C = S / (ε0 εr e)

C = ε0 εr S / e

Explication

La capacité d’un condensateur plan vaut $C=\dfrac{\varepsilon_0\varepsilon_r S}{e}$ : elle augmente avec la surface et la permittivité, et diminue quand l’écartement augmente. Les autres formules inversent ces dépendances.

4. Quelle est la formule qui relie la charge $q$ stockée dans un condensateur à la tension $U$ appliquée ?

$q=CU$
$q=U/C$
$q=CU^2$
$q=U^2/C$

$q=CU$

Explication

La relation fondamentale pour un condensateur est $q=CU$, où $C$ est la capacité. Les autres options ne correspondent pas à cette relation.

5. Lors de la charge d’un circuit RC par un échelon de tension constant E, quelle est l’expression de la tension aux bornes du condensateur ?

uC(t) = E - t/RC
uC(t) = E(1 + e^{-t/RC})
uC(t) = E(1 - e^{-t/RC})
uC(t) = E e^{-t/RC}

uC(t) = E(1 - e^{-t/RC})

Explication

Pendant la charge, la tension du condensateur croît exponentiellement vers E selon $u_C(t)=E(1-e^{-t/RC})$. L’expression exponentielle décroissante correspond à la décharge, pas à la charge.

6. Quelle est la fonction principale d'un condensateur dans un circuit électrique ?

Amplifier le signal électrique dans un circuit.
Dissiper l'énergie électrique sous forme de chaleur.
Stocker de l'énergie électrique sous forme de charge électrique.
Convertir l'énergie électrique en énergie mécanique.

Stocker de l'énergie électrique sous forme de charge électrique.

Explication

Le condensateur a pour rôle principal de stocker de l'énergie électrique sous forme de charge électrique, en accumulant des charges sur ses armatures.

7. À propos de la décharge d’un circuit RC, quelle affirmation est correcte ?

La tension de la résistance est égale à celle du condensateur
La tension du condensateur reste constante et le courant s’annule immédiatement
La tension du condensateur décroît exponentiellement avec la constante de temps RC
Le courant dans le condensateur est toujours continu au passage de t = 0

La tension du condensateur décroît exponentiellement avec la constante de temps RC

Explication

En décharge RC, la tension du condensateur décroît exponentiellement avec la constante de temps $RC$. La charge est continue à $t=0$, mais le courant n’a pas l’obligation d’être continu.

8. Quand la loi de Lenz stipule-t-elle que la fém induite dans une bobine s’oppose à la variation du courant qui la traverse ?

Lorsqu’il y a une variation du courant dans la bobine.
Quand la bobine est connectée à une source de tension continue.
Lorsque la bobine est déconnectée du circuit.
Lorsque le courant dans la bobine est constant.

Lorsqu’il y a une variation du courant dans la bobine.

Explication

La loi de Lenz indique que la fém induite s’oppose à la variation du courant, c’est-à-dire qu’elle apparaît lorsque le courant change dans la bobine, pour préserver la conservation de l’énergie.

9. En quoi la réponse d’un circuit RL à un échelon de tension diffère-t-elle de la réponse d’un condensateur lors de la charge ou décharge ?

Le circuit RL a une réponse oscillatoire, alors que le condensateur ne présente qu’une réponse monotone.
Le circuit RL présente une réponse exponentielle pour le courant et la tension, tandis que le condensateur stocke une charge proportionnelle à la tension.
Le circuit RL ne stocke pas d’énergie, alors que le condensateur en stocke une quantité proportionnelle à la tension.
Le circuit RL ne présente pas de réponse transitoire, contrairement au condensateur qui a une réponse exponentielle.

Le circuit RL présente une réponse exponentielle pour le courant et la tension, tandis que le condensateur stocke une charge proportionnelle à la tension.

Explication

La réponse d’un circuit RL à un échelon est caractérisée par une croissance exponentielle du courant et une tension qui décroît exponentiellement, tandis que le condensateur stocke une charge proportionnelle à la tension appliquée, avec une énergie emmagasinée donnée par $E_C= rac{1}{2}Cu^2$. La différence principale réside dans la nature de la réponse transitoire et le stockage d’énergie.

10. Qui est crédité de la formulation de la loi de Lenz, qui décrit l'opposition d'une fém induite à la variation du courant dans une bobine ?

Heinrich Lenz
Michael Faraday
Hermann von Helmholtz
Hans Christian Ørsted

Heinrich Lenz

Explication

La loi de Lenz a été formulée par Heinrich Lenz en 1834, décrivant comment la fém induite s'oppose à la variation du courant dans une bobine.

11. Quelles sont les conséquences de l'augmentation de la résistance dans un circuit RL sur la vitesse d'établissement du courant ?

Le courant met plus de temps à atteindre sa valeur maximale.
La fréquence de oscillation augmente.
Le courant atteint plus rapidement sa valeur maximale.
La tension aux bornes de la bobine devient nulle.

Le courant met plus de temps à atteindre sa valeur maximale.

Explication

Une résistance plus grande augmente la constante de temps $ au=L/R$, ce qui ralentit la montée du courant dans un circuit RL, retardant ainsi l'établissement du régime permanent.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 9 flashcards sur Introduction aux circuits électriques et oscillateurs.

Condensateur — définition ?

Dispositif stockant une charge électrique entre deux conducteurs.

Condensateur: définition (en français)

Dispositif stockant charge électrique entre deux conducteurs.

Charge RC — constante ?

$ au=RC$, fixe la durée de l’évolution transitoire.

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