QCM : Notions fondamentales d’électricité (23 questions)

Explication

Un courant électrique correspond au déplacement de porteurs de charges électriques sous l’action d’un champ électrique. Une simple accumulation de charges immobiles ne constitue pas un courant électrique.

Explication

Les porteurs de charge peuvent être des électrons, des trous, des ions ou des molécules polarisées, avec une charge positive ou négative selon le matériau. Les photons et les neutrons ne correspondent pas aux porteurs indiqués ici.

Explication

Dans un conducteur solide, le courant est transporté par les électrons libres, tandis qu’un conducteur ionique utilise des ions mobiles. Les autres associations attribuent à ces matériaux des porteurs qui ne correspondent pas à leur fonctionnement décrit.

Explication

Un isolant possède très peu d’électrons libres, un conducteur permet leur circulation avec une facilité variable et un supraconducteur les laisse circuler sans chocs. Les autres propositions inversent ces propriétés ou remplacent les électrons par des porteurs inadaptés.

Explication

La charge d’un électron libre vaut $-1,6\cdot10^{-19}\ \mathrm{C}$, ce qui explique son caractère négatif. La valeur positive correspondrait à un porteur positif, tandis qu’une puissance positive ou une charge nulle est incompatible avec cette définition.

Explication

L’intensité mesure le débit de charge et vérifie $I=\frac{dQ}{dt}$ ; son unité est l’ampère, équivalent au coulomb par seconde. La charge électrique décrit une quantité d’électricité et ne doit pas être confondue avec son débit.

Explication

La densité de courant est donnée par $J=\frac{I}{A}$, donc $J=\frac{2}{4}=0,5\ \mathrm{A/m^2}$. Multiplier l’intensité par la section conduirait à une grandeur différente de la densité de courant.

Explication

Le champ électrique décrit l’action électrique possible en un point et permet de déterminer la force exercée à distance par les charges qui le créent. La force effective dépend ensuite de la charge placée dans ce champ.

Explication

La force électrique vérifie $\vec F=q\vec E$ et s’exprime en newtons. Le champ électrique décrit une action par unité de charge, mais la force dépend aussi de la charge placée dans le champ.

Explication

En valeur absolue, le champ électrique est le gradient du potentiel et vérifie $E=\frac{dV}{dl}$. L’inversion du rapport ou l’utilisation d’un produit ne respecte pas la relation entre ces deux grandeurs.

Explication

La masse sert de potentiel de référence et sa valeur est fixée par convention à zéro volt. Elle ne correspond pas nécessairement à un point de courant nul ni à la borne de tension la plus élevée.

Explication

La tension orientée de A vers B se calcule par $U_{AB}=V_A-V_B$, donc $8-3=5\,\mathrm V$. Le potentiel est défini par rapport à la masse, tandis que la tension compare deux points.

Explication

En convention récepteur, une tension $U_{AB}<0$ indique que le courant circule de B vers A. Le signe négatif inverse donc le sens associé à la valeur positive de la tension.

Explication

La loi d’Ohm établit une proportionnalité entre la tension aux bornes d’une résistance et l’intensité qui la traverse. La longueur du conducteur intervient dans une autre expression, celle de la résistance d’un conducteur cylindrique.

Explication

La loi d’Ohm donne $U=RI$, soit $U=12\times0{,}5=6\,\mathrm V$. La conductance utiliserait la relation inverse entre résistance et grandeur électrique.

Explication

La relation $R=\rho\frac{l}{A}$ montre que la résistance augmente proportionnellement à la longueur $l$ lorsque la section et la résistivité restent constantes. Une augmentation de la section aurait au contraire tendance à diminuer la résistance.

Explication

Une source de tension idéale maintient une tension constante $V_{AB}=E$, même si le courant débité change. L’imposition d’un courant constant caractérise plutôt une source de courant idéale.

Explication

Une source de courant idéale impose $I=I_0$ quelle que soit la tension à ses bornes. La tension peut donc varier en fonction du circuit connecté à la source.

Explication

Le modèle de Norton vérifie $I=I_0-\frac{V_{AB}}{r}$ : le courant diminue linéairement lorsque la tension augmente. Le courant constant correspond au modèle idéal, pas à cette source réelle.

Explication

En convention générateur, la tension et le courant sont orientés dans le même sens. En convention récepteur, leurs sens sont au contraire opposés.

Explication

La puissance se calcule par le produit de la tension et du courant, donc $p=ui=12\times2=24\ \mathrm{W}$. La tension ou le courant pris séparément ne permettent pas d’obtenir cette puissance.

Explication

Pour un récepteur, une puissance $p=ui<0$ indique que le dipôle produit de la puissance, ici avec une valeur de $15\ \mathrm{W}$. La consommation correspond au cas $p=ui>0$ pour ce type de dipôle.

Explication

Pour un générateur physique, la convention donnée associe $p=ui>0$ à une puissance produite, ici $40\ \mathrm{W}$. Une puissance négative caractériserait au contraire une puissance consommée par le générateur.