Chapitre 11 | Terminale STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
Exercices progressifs corrigés. Cherche chaque exercice avant de dérouler la correction. Pense à convertir en unités SI (A, s) avant de calculer.
(a) En un nœud, arrive \(I=0{,}45\ \text{A}\) ; il se sépare en trois branches portant \(I_1=0{,}12\ \text{A}\), \(I_2=0{,}20\ \text{A}\) et \(I_3\). Calculer \(I_3\).
(b) Un générateur \(E=15\ \text{V}\) alimente en série deux résistors \(R_1=150\ \Omega\) et \(R_2=350\ \Omega\). Calculer l'intensité \(I\) dans le circuit, puis \(U_1\) et \(U_2\). Vérifier la loi des mailles.
(a) Loi des nœuds : \(I=I_1+I_2+I_3\Rightarrow I_3=0{,}45-0{,}12-0{,}20=0{,}13\ \text{A}\).
(b) \(I=\dfrac{E}{R_1+R_2}=\dfrac{15}{150+350}=\dfrac{15}{500}=0{,}030\ \text{A}=30\ \text{mA}\).
\(U_1=R_1 I=150\times0{,}030=4{,}5\ \text{V}\) ; \(U_2=R_2 I=350\times0{,}030=10{,}5\ \text{V}\).
Vérification : \(U_1+U_2=4{,}5+10{,}5=15\ \text{V}=E\). ✓
Un ordinateur portable fonctionne sous \(U=19\ \text{V}\) avec une intensité \(I=2{,}0\ \text{A}\).
(a) Calculer la puissance électrique \(P\) reçue. (b) Calculer l'énergie consommée en \(\Delta t=3{,}0\ \text{h}\), en joules puis en Wh. (c) Combien coûte cette utilisation si \(1\ \text{kWh}\) vaut \(0{,}20\ \text{€}\) ?
(a) \(P=U\cdot I=19\times2{,}0=38\ \text{W}\).
(b) En joules : \(\Delta t=3{,}0\times3600=10800\ \text{s}\), \(E=P\cdot\Delta t=38\times10800\approx4{,}1\times10^{5}\ \text{J}\). En Wh : \(E=38\times3{,}0=114\ \text{Wh}=0{,}114\ \text{kWh}\).
(c) Coût \(=0{,}114\times0{,}20\approx0{,}023\ \text{€}\) (environ 2 centimes).
Un chauffe-eau d'appoint possède une résistance chauffante \(R=25\ \Omega\) alimentée sous \(U=230\ \text{V}\).
(a) Calculer l'intensité \(I\) traversant la résistance. (b) Calculer la puissance dissipée par effet Joule (deux méthodes). (c) Calculer l'énergie thermique produite en \(\Delta t=45\ \text{min}\), en kWh.
(a) \(I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{230}{25}=9{,}2\ \text{A}\).
(b) \(P_J=U\cdot I=230\times9{,}2\approx2{,}1\times10^{3}\ \text{W}\) ; ou \(P_J=\dfrac{U^2}{R}=\dfrac{230^2}{25}=\dfrac{52900}{25}\approx2{,}1\times10^{3}\ \text{W}\). Même résultat ≈ 2,1 kW.
(c) \(\Delta t=45\ \text{min}=0{,}75\ \text{h}\) ; \(E=P\cdot\Delta t=2{,}1\times0{,}75\approx1{,}6\ \text{kWh}\).
Un accumulateur de smartphone porte l'indication « \(U=3{,}8\ \text{V}\) ; \(Q=3000\ \text{mA·h}\) ».
(a) Convertir la capacité en A·h, puis en coulombs. (b) Calculer l'énergie disponible en Wh puis en joules. (c) L'appareil appelle en moyenne \(I=250\ \text{mA}\) : estimer la durée de fonctionnement.
(a) \(Q=3000\ \text{mA·h}=3{,}0\ \text{A·h}\) ; en coulombs : \(Q=3{,}0\times3600=1{,}08\times10^{4}\ \text{C}\).
(b) \(E=U\cdot Q=3{,}8\times3{,}0=11{,}4\ \text{Wh}\) ; en joules : \(E=3{,}8\times1{,}08\times10^{4}\approx4{,}1\times10^{4}\ \text{J}\).
(c) \(I=250\ \text{mA}=0{,}25\ \text{A}\) ; \(\Delta t=\dfrac{Q}{I}=\dfrac{3{,}0}{0{,}25}=12\ \text{h}\).
La notice d'une pile alcaline indique : tension nominale \(U=1{,}5\ \text{V}\), capacité \(Q=2{,}4\ \text{A·h}\).
(a) Qu'est-ce qu'une source idéale de tension ? Une pile réelle en est-elle une exactement ? (b) Calculer l'énergie disponible en Wh. (c) Cette pile alimente une petite lampe de puissance \(P=0{,}30\ \text{W}\). Calculer l'intensité appelée, puis la durée de fonctionnement.
(a) Une source idéale délivre une tension constante quelle que soit l'intensité débitée. Une pile réelle ne l'est pas exactement : sa tension baisse quand le courant augmente et à mesure qu'elle se décharge.
(b) \(E=U\cdot Q=1{,}5\times2{,}4=3{,}6\ \text{Wh}\).
(c) \(I=\dfrac{P}{U}=\dfrac{0{,}30}{1{,}5}=0{,}20\ \text{A}\) ; \(\Delta t=\dfrac{Q}{I}=\dfrac{2{,}4}{0{,}20}=12\ \text{h}\).
(a) Un panneau de surface \(S=2{,}0\ \text{m}^2\) reçoit un éclairement \(E_e=750\ \text{W·m}^{-2}\). Calculer le flux énergétique \(\Phi\), puis l'énergie reçue en \(\Delta t=1{,}5\ \text{h}\).
(b) Un laser de puissance \(P=1{,}0\ \text{mW}\) a un faisceau de section \(S'=1{,}0\times10^{-6}\ \text{m}^2\). Calculer son éclairement énergétique. Une norme fixe l'énergie maximale reçue par l'œil à \(E_{\max}=2{,}0\times10^{-4}\ \text{J}\) : calculer la durée maximale d'exposition.
(a) \(\Phi=E_e\times S=750\times2{,}0=1{,}5\times10^{3}\ \text{W}\). \(\Delta t=1{,}5\times3600=5400\ \text{s}\) ; \(E=\Phi\cdot\Delta t=1500\times5400=8{,}1\times10^{6}\ \text{J}\).
(b) \(P=1{,}0\times10^{-3}\ \text{W}\) ; \(E_e=\dfrac{P}{S'}=\dfrac{1{,}0\times10^{-3}}{1{,}0\times10^{-6}}=1{,}0\times10^{3}\ \text{W·m}^{-2}\) (très élevé : concentration d'énergie).
Le flux reçu par l'œil est \(\Phi=P=1{,}0\times10^{-3}\ \text{W}\) ; \(\Delta t_{\max}=\dfrac{E_{\max}}{\Phi}=\dfrac{2{,}0\times10^{-4}}{1{,}0\times10^{-3}}=0{,}20\ \text{s}\).
Une station isolée s'alimente en électricité grâce à un panneau photovoltaïque de surface \(S=1{,}5\ \text{m}^2\) qui charge un accumulateur. On dispose des données :
1. Calculer le flux énergétique \(\Phi\) reçu par le panneau.
2. En déduire l'énergie lumineuse reçue en une journée (en J puis en Wh).
3. Calculer l'énergie électrique produite par le panneau sur la journée.
4. Calculer l'énergie totale stockable dans l'accumulateur (en Wh). Le panneau peut-il le recharger entièrement en une journée ?
5. L'accumulateur étant plein, estimer la durée pendant laquelle il peut alimenter seul la station (nuit).
1. \(\Phi=E_e\times S=650\times1{,}5=975\ \text{W}\approx9{,}8\times10^{2}\ \text{W}\).
2. \(\Delta t=6{,}0\times3600=21600\ \text{s}\) ; \(E_{\text{reçue}}=\Phi\cdot\Delta t=975\times21600\approx2{,}1\times10^{7}\ \text{J}\).
En Wh : \(E_{\text{reçue}}=975\ \text{W}\times6{,}0\ \text{h}=5850\ \text{Wh}\approx5{,}9\ \text{kWh}\).
3. \(E_{\text{élec}}=\eta\cdot E_{\text{reçue}}=0{,}17\times5850\approx9{,}9\times10^{2}\ \text{Wh}\approx1{,}0\ \text{kWh}\).
4. Énergie de l'accumulateur : \(E_{\text{acc}}=U\cdot Q=12\times60=720\ \text{Wh}\). L'énergie produite (≈ 990 Wh) est supérieure à 720 Wh : le panneau peut recharger entièrement l'accumulateur en une journée (avec un surplus).
5. Durée d'autonomie : \(\Delta t=\dfrac{E_{\text{acc}}}{P_{\text{station}}}=\dfrac{720}{15}=48\ \text{h}\). L'accumulateur plein alimente la station pendant environ 48 h (2 jours) sans soleil.