Exercice 1 — Lire un montage
On dispose de trois montages, chacun alimenté par une pile, avec une lampe.
- Montage 1 : boucle complète, interrupteur fermé.
- Montage 2 : boucle complète, interrupteur ouvert.
- Montage 3 : interrupteur fermé, mais la boucle est coupée par un fil déconnecté.
a) Pour chaque montage, dites si le circuit est ouvert ou fermé. b) Dans quels montages la lampe s'allume-t-elle ? c) Expliquez le critère utilisé pour répondre.
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Démarche. Le critère est la boucle ininterrompue, avec un interrupteur fermé.
a) Montage 1 : fermé. Montage 2 : ouvert, l'interrupteur est ouvert. Montage 3 : ouvert, car la boucle est coupée, même si l'interrupteur est fermé.
b) La lampe ne s'allume que dans le montage 1.
c) Le courant ne circule que dans une boucle complète, entre les bornes du générateur, avec un interrupteur fermé. Il suffit d'une coupure pour que le circuit soit ouvert, même si l'interrupteur est fermé.
Résultat. Montage 1 : fermé, lampe allumée. Montages 2 et 3 : ouverts, lampe éteinte.
Exercice 2 — Intensité en série et en dérivation
a) Deux lampes sont montées en série sur une même boucle. L'intensité mesurée près de la première lampe est de 0,3 A. Quelle intensité mesure-t-on près de la seconde lampe ?
b) Une branche principale se divise en deux branches en dérivation. L'intensité dans la première branche est de 0,2 A, et dans la seconde de 0,5 A. Quelle est l'intensité dans la branche principale ?
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a) Le circuit ne comporte que des dipôles en série : l'intensité est la même en tout point. On mesure donc 0,3 A près de la seconde lampe également.
b) Le programme énonce la loi d'additivité des intensités pour un circuit à deux mailles : l'intensité de la branche principale est la somme des intensités des deux branches, soit 0,2 + 0,5 = 0,7 A.
Résultat. Série : 0,3 A partout. Dérivation : 0,7 A dans la branche principale.
Exercice 3 — Énergie consommée par un appareil
Une lampe a une puissance électrique de 60 W. Elle reste allumée pendant 2 heures.
a) Quelle relation utilise-t-on pour calculer l'énergie électrique consommée ? b) Calculez l'énergie consommée, en watt-heure (Wh). c) L'élève affirme : « Une lampe de 60 W consomme deux fois plus d'énergie si on la laisse allumée 4 heures au lieu de 2. » Cette affirmation est-elle juste ? Justifiez.
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Démarche. L'énergie consommée est égale à la puissance multipliée par la durée.
a) Énergie = puissance × durée.
b) 60 W × 2 h = 120 Wh.
c) L'affirmation est juste. La relation est proportionnelle à la durée : doubler la durée double l'énergie consommée, à puissance égale. Doubler 2 h donne 4 h, donc une énergie de 240 Wh, soit le double de 120 Wh.
Résultat. Énergie consommée : 120 Wh pour 2 h ; 240 Wh pour 4 h.