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1 eSpécialité Physique Chimie
CHAPITRE 12
ASPECTS ÉNERGÉTIQUES
DES PHÉNOMÈNES
ÉLECTRIQUES
EXERCICES
Wulfran Fortin
Liste des exercices
LISTE DES EXERCICES
Le courant électrique
Exercice 1
Exercice 2
Exercice 3
Exercice 4
Exercice 5
Exercice 6
Exercice 7
Exercice 8
Sources réelles de tension
Exercice 9
Exercice 10
Exercice 11
Exercice 12
Exercice 13
Puissance et énergie, bilan et ren-
dement
Exercice 14
Exercice 15
Exercice 16
Exercice 17
Exercice 18
Exercice 19
Exercice 20
Exercice 21
Exercice 22
LISTE DES EXERCICES
Exercice 23
Exercice 24
Exercice 25
Exercice 26
Exercice 27
Exercice 28
Exercice 29
Le courant électrique
Exercice 1
Énoncé
D"après Belin 2019.
a.Dans une solution électrolytique, les por- teurs de charge électriques sont 1. des électrons 2. des cations 3. des anions 4. des atomes b.La relation entreI,|Q|et∆test
1.I×∆t=|Q|
2.I=|Q|×∆t
3.I=|Q|∆t
4.
I∆t=|Q|
c.L"intensité du courant électrique dans un fil conducteur est égale 1. au nombre d"électrons qui tr aversent une section de ce fil
LISTE DES EXERCICES
2. au nombre d"électrons qui tr aversent une section de ce fil en une seconde 3.
à la charge électr iquedes électrons
qui traversent une section de ce fil 4.
à la v aleurabsolue de la charge élec-
trique des électrons qui traversent une section de ce fil en une seconde
LISTE DES EXERCICES
Correction
a.Réponses 2. et 3. b.Réponses 1. et 3. c.Réponse 4.
LISTE DES EXERCICES
Exercice 2
Énoncé
D"après Belin 2019.
Deux électrodes en graphite reliées à un gé- nérateur de tension continue sont plongées dans un bécher contenant de l"eau distillée.
L"intensité du courant augmente lorsqu"on
dissout dans l"eau du chlorure de cuivre CuCl
2s, un solide ionique.
Faire le schéma du montage, indiquer le
sens du courant et le sens de déplacement de tous les porteurs de charge dans les fils
électriques , les électrodes et la solution
aqueuse.
LISTE DES EXERCICES
Correction
Les porteurs de charge dans les fils et les
électrodes sont les électrons, ils se
déplacent en sens opposé du sens conven- tionnel du courantI.
Dans la solution aqueuse, les porteurs de
charge sont les cationsCu2+et les anions Cl
Voir figure
1 .cation Cu 2+ I I
électrons
électrons
anions cations anion Cl -Figure 1- L"électrolyseur.
LISTE DES EXERCICES
Exercice 3
Énoncé
D"après Belin 2019.
Un montage en série comporte un généra-
teur de tension continue, un ampèremètre, un interrupteur, une lampe et une thermis- tance CTN dont la résistance diminue lorsque la température augmente.
Voir figure
2 a.Représenter le schéma de ce montage etCTN -Figure 2- Symbole de la CTN. indiquer par des flèches le sens du courant et des porteurs de charges. b.Expliquer comment évolue l"intensité du courant lorsque la température augmente.
LISTE DES EXERCICES
Correction
a.Voir figure3 . b.Si la température augmente, laCTN A com I électronsélectronsFigure 3- Schéma du montage. résistance de la CTN diminue, et le courant passe plus facilement, il augmente. L"inten- sitéIsera plus grande, et on verra la lampe briller plus intensément.
LISTE DES EXERCICES
Exercice 4
Énoncé
D"après Belin 2019.
Au cours d"un éclair de durée3.0ms,2000
milliards de milliards d"électrons issus d"un nuage traversent l"air et le paratonnerre d"une tour. a.Déterminer la charge électrique traversant le paratonnerre. b.En déduire l"intensité du courant
électrique correspondant.
LISTE DES EXERCICES
Correction
a.Calcule du nombre d"électrons
N=2000×109×109
=2.0×103×109×109 =2.0×1021
Charge électrique totale
Q=N×e
=2.0×1021×1.6×10-19 =3,2×102C b.Intensité du courant
I=Q∆t
3,2×102C3.0ms
3,2×102C3.0×10-3s
=1,07×105A
LISTE DES EXERCICES
Exercice 5
Énoncé
D"après Belin 2019.
Un fil de cuivre de sections=2,5mm2
est parcouru par un courant d"intensitéI= 8,0A.
Calculer le nombre d"électrons qui vont tra-
verser une section de ce fil pendantune mi- nute.
LISTE DES EXERCICES
Correction
D"après la définition du courant
I=Q∆t
on a donc
Q=I×∆t
=8,0A×60sec =480C
Comme un électron a une charge (en valeur
absolue) de e=1,6×10-19C alors pourNélectrons, on aura une charge totale
Q=N×e
ce qui permet de calculerNsi on connaîtQ N=Qe =480C1,6×10-19C=3×1021
LISTE DES EXERCICES
Exercice 6
Énoncé
D"après Hatier 2019.
Durant un orage, un coup de foudre "né-
gatif» transfère du sol (chargé positivement) au nuage (chargé négativement) une charge électrique de350Cà une intensité de120kA. a.En considérant que la foudre est un mou- vement d"électrons, dans quel sens se déplacent-ils? b.Combien d"électrons sont transférés du- rant ce coup de foudre? c.Calculer la durée de ce phénomène.
LISTE DES EXERCICES
Correction
a.Les électrons se déplacent du potentiel négatif vers le potentiel positif donc ici, des nuages vers le sol. b.La charge totaleQpeut s"exprimer en fonction du nombre d"électronsNet de leur charge individuelle (en valeur absolue)e=
1,6×10-19Cpar la relation
Q=N×e
On calculeN
N=Qe =350C1,6×10-19C=2,19×1021 c.On utilise la définition du courant
I=Q∆t
On connaîtIetQ, on peut alors calculer∆t
∆t=QI =350C120×103A=3×10-3s
LISTE DES EXERCICES
Exercice 7
Énoncé
D"après Hatier 2019.
Durant un orage, un coup de foudre "posi-
tif» a lieu quand le nuage est chargé positi- vement et le sol négativement. Il se produit une décharge électrique d"intensité300kA. a.En considérant que la foudre est un mou- vement d"électrons, dans quel sens se déplacent-ils? b.Le phénomène dure0,20s. Quelle charge électrique est transférée?
LISTE DES EXERCICES
Correction
a.Les électrons se déplacent du potentiel négatif vers le potentiel positif donc ici, du sol vers les des nuages. b.Comme
I=Q∆t
alors
Q=I×∆t
=300×103A×0,20s =60kC
LISTE DES EXERCICES
Exercice 8
Énoncé
D"après Hatier 2019.
Un courant d"intensitéItransfert une charge
électriqueQpendant une durée∆t. Com-
pléter le tableau suivant 1
LISTE DES EXERCICES
Q I∆t75C...15s
12×10-4C24A...
...5.0mA25s ...10A2.0min
28×10-4C0,70A...
0,72MC...2.0h
...1,8×10-12A5.0ms
2,50×10-1C...0,125sTable 1
LISTE DES EXERCICES
Correction
Pour la première colonneQ=I×∆t
ligne 3
Q=5.0mA×25s
=5,0×10-3A×25s =0,125C ligne 4
Q=10A×2min
=10A×120s =1200C ligne 7
Q=1.8×10-12A×5.0ms
=1.8×10-12A×5.0×10-3s =9,0×10-15C
Pour la deuxième colonneI=Q∆t-ligne 1
I=75C15s=5A
LISTE DES EXERCICES
ligne 6
I=0,72MC2.0h
0,72×106C2.0×3600s
=100A ligne 8
I=2,50×10-1C0,125s
=2,0A
Pour la troisième colonne∆t=QI
ligne 2 ∆t=12×10-4C24A =5×10-5s =50µs ligne 5 ∆t=28×104C0,70A =400000s =111,1h =4,6jours
LISTE DES EXERCICES
Sources réelles de tension
LISTE DES EXERCICES
Exercice 9
Énoncé
D"après Belin 2019.
La tension aux bornes d"une source réelle
de tension à videEet de résistance interne rs"écrit
1.-E+r×I
2.E+r×I
3.E-r×I
4.-E-r×I
LISTE DES EXERCICES
Correction
La bonne formule est la numéro3.
LISTE DES EXERCICES
Exercice 10
Énoncé
D"après Belin 2019.
Les graphes de la figure
4 représentent les caractéristiques tension-courant de différents dipôles avec les mêmes échelles. a.Identifier parmi ces courbes celle qui re-0I (A)U (V) a.
0I (A)U (V)
b.
0I (A)U (V)
c.
0I (A)U (V)
d.
0I (A)U (V)
e.Figure 4- Caractéristique tension courant de di- pôles. présente une source de tension idéale et
LISTE DES EXERCICES
celles qui représentent une source de ten- sion réelle. b.Indiquer parmi les sources de tension réelles laquelle possède la résistance interne la plus faible.
LISTE DES EXERCICES
Correction
a.La source de tension idéale correspond au grapheb., les sources de tension réelles correspondent aux graphesa.etc. b.La source de tension réelle ayant la résis- tance interne la plus faible est celle dont la tension aux bornes chute le moins si l"inten- sité du courant électrique est grande, c"est donc la source correspondant à la courbec.
LISTE DES EXERCICES
Exercice 11
Énoncé
D"après Belin 2019.
La tension électrique aux bornes d"une bat-
terie nickel-cadmium est de1,18Vquand elle débite une intensité de100mA. Cette tension chute à1,10Vlorsque l"intensité débitée est de0,500A.
Calculer la tension à videEet la résistance
internerde cet accumulateur.
LISTE DES EXERCICES
Correction
La tensionUaux bornes de la batterie
quand elle est traversée par un courantiest donnée par la relation
U=E-r×I
On connaît deux points de fonctionnement
et on peut écrire un système de deux équa- tions à deux inconnues
1,18=E-r×0,100(1)
1,10=E-r×0,500(2)
On soustrait l"équation(2)à l"équation(1) pour calculer la résistancer
1,18-1,10=-r×0,100+r×0,500
0,08=r×(0,500-0,100)
0,08=r×0,400
r=0,080,400 r=0,2Ω
On remplace la valeur derdans l"équation
(1)pour calculerE
1,18=E-0,2×0,100
LISTE DES EXERCICES
1,18=E-0,02
E=1,18+0,02
E=1,20V
Finalement, la caractéristique tension cou-
rant de l"accumulateur est
U=1,20-0,2×I
LISTE DES EXERCICES
Exercice 12
Énoncé
D"après Belin 2019.
Les mesures du courant et de la tension aux
bornes d"une pile électrochimique sont re- groupées dans le tableau 2quotesdbs_dbs8.pdfusesText_14
[PDF] Adapter une lampe _corrections42A3_