Voici, avant d’aller plus loin, une série de petits exercices pour vous permettre de vérifier si vous avez bien compris les notions vues en électricité. Il s’agit de problèmes très simples et il n’y a aucun « piège »! Les réponses sont données en bas de page.
Exercices :
- Dessiner un schéma électrique
Une pile de 4,5 V alimente une résistance de 220 ohms et une DEL rouge montées en série, via un interrupteur. Dessinez le schéma de ce circuit.
- Calculer une résistance équivalente
Soit le schéma ci-dessous. Calculez la résistance équivalente entre « A » et « C ».
- Appliquer la loi d’Ohm
Vous disposez d’une pile de 9 V, de deux résistances de 1 kilo-ohms et d’une DEL rouge. Comment réunir ces éléments de manière à ce que le courant qui traverse la DEL soit d’environ 15 mA? Dessinez le schéma du circuit.
Rappel: la tension de seuil d’une DEL rouge est égale à 1,6 V.
- Appliquer la loi des noeuds
| Soit le schéma ci-contre.Quelle est la valeur du courant I? |  |
- Calculer un pont diviseur de tension
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Soit le schéma ci-contre. Quelle est la valeur de la d.d.p. entre la masse (0 V) et le point noté X? Prenez les groupes de valeurs A) puis B). |
- Appliquer la loi de Joule
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Quelle est la puissance P dissipée par la résistance R1? Rappel: la tension de seuil d’une DEL rouge est égale à 1,6 V. |
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Tension continue et tension variable
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Sur le graphe ci-contre, on a tracé deux courbes, qui représentent l’évolution dans le temps d’une tension U1 (en bleu) et d’une tension U2 (en rouge). L’axe des x est celui du temps, en secondes; l’axe des y est celui des tensions, en volts. U1 et U2 sont-elles des tensions variables ou continues? |
- Caractéristique d’un dipôle
On branche un générateur aux bornes d’un dipôle quelconque et on fait varier la tension U fournie par le générateur. A l’aide d’un multimètre, on relève les valeurs suivantes (U la tension du générateur, I le courant dans le dipôle):
| U | I |
| 3 V | 30 mA |
| 4,5 V | 45 mA |
| 6 V | 60 mA |
| 9 V | 90 mA |
Tracez la caractéristique de ce dipôle, c’est-à-dire la courbe représentant la variation du courant (I) en fonction de la tension (U) à ses bornes, soit I = f (U).
Que pouvez-vous conclure?
Si on inverse le sens de branchement du dipôle, on relève exactement les mêmes valeurs. Que pouvez-vous conclure?
- Tension alternative
Voici l’allure d’une tension alternative, telle qu’on peut la visualiser à l’aide d’un instrument appelé oscilloscope:
Quelle est la valeur de la tension maximale (on tension crête)? Quelle est la valeur de la tension dite « efficace » (ou « rms »)?
Solutions aux problèmes :
| Votre schéma devrait ressembler à ceci: |  |
Observez que le dipôle entre « A » et « B » est en série avec le dipôle entre « B » et « C ». A l’intérieur du dipôle BC, R2 et R3 sont en série et ce dipôle R2-R3 est en // avec R4.
La solution passe par la mise en // des deux résistances, comme ci-dessous:
Avec une seule résistance, on aurait une intensité (insuffisante) de 7,4 mA. En montant les résistances en série, ce serait pire: le courant ne serait plus que de 3,7 mA!
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La solution est toute simple, puisque la somme des courants I1, I2 et I3 est égale au courant entrant I, qui est égal au courant sortant I. Attention: la valeur de I3 est exprimée en ampère! |
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Lorsque R1 = R2, on a toujours une division de U par 2. La différence de potentiel (d.d.p.) entre le point x et le point a est bien entendu égale à 4,5 V (soit 9 V – 4,5 V) dans le premier cas et à 4 V (12 V – 8 V) dans le second. |
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La solution au problème implique de calculer au préalable la valeur de la d.d.p. aux bornes de R1 et la valeur du courant I1. On observera que I = I1 + I2 (loi des noeuds), qui sont de même valeur puisque R1 et R2 sont ici de même valeur.
U1 (en bleu) est une tension continue, qui reste constante (donc invariable). U2 (en rouge) est une tension variable, puisqu’elle n’est pas constante: sa valeur varie sans cesse dans le temps. On peut ajouter que U2 est une tension alternative (tantôt positive, tantôt négative), de forme sinusoïdale.
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On obtient la courbe ci-contre, qui est une droite. On peut donc conclure que la caractéristique de ce dipôle est linéaire. (En extrapolant, on voit qu’elle passe par l’origine des axes.) Après inversion du sens de branchement du dipôle, on constate que la courbe est identique: la caractéristique est donc symétrique. On peut conclure que ce dipôle n’est pas polarisé et sa caractéristique est celle d’une résistance. |
