Exercices par capacités · 2nde générale
Dernière mise à jour : 21 juin 2026
Compléter : la tension se mesure avec un … (unité : …) et l'intensité se mesure avec un … (unité : …).
La tension \(U\) se mesure avec un voltmètre, en volts (V).
L'intensité \(I\) se mesure avec un ampèremètre, en ampères (A).
Pour chaque appareil, indiquer s'il se branche en série ou en dérivation (parallèle) : (a) voltmètre ; (b) ampèremètre.
(a) Le voltmètre se branche en dérivation (en parallèle aux bornes du composant dont on mesure la tension).
(b) L'ampèremètre se branche en série (le courant le traverse).
Le schéma ci-dessous représente un circuit avec un générateur G, une résistance R, et deux appareils de mesure (1) et (2). Identifier lequel est l'ampèremètre et lequel est le voltmètre, en justifiant par leur branchement.
L'appareil (1) est placé sur le fil principal (en série) : c'est l'ampèremètre (mesure de \(I\)).
L'appareil (2) est branché aux deux bornes de R (en dérivation) : c'est le voltmètre (mesure de \(U\)).
Un élève veut mesurer l'intensité dans une résistance. Il branche son ampèremètre en dérivation aux bornes de la résistance. Expliquer pourquoi ce branchement est incorrect.
L'ampèremètre doit être traversé par le courant à mesurer : il se branche donc en série.
Branché en dérivation, il court-circuite la résistance : le courant ne le traverse pas correctement et la mesure est fausse (risque de fort courant dans l'appareil). Pour mesurer \(I\), il faut l'insérer en série sur le fil.
Une résistance \(R=220\ \Omega\) est parcourue par une intensité \(I=0{,}030\ \text{A}\). Calculer la tension \(U\) à ses bornes.
\(U=R\times I = 220 \times 0{,}030 = 6{,}6\ \text{V}\).
Une résistance de \(470\ \Omega\) est soumise à une tension de \(9{,}4\ \text{V}\). Calculer l'intensité \(I\) qui la traverse.
\(I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{9{,}4}{470}=0{,}020\ \text{A}\) (soit 20 mA).
Sous une tension de \(12\ \text{V}\), une résistance laisse passer une intensité de \(0{,}040\ \text{A}\). Calculer sa valeur \(R\).
\(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{12}{0{,}040}=300\ \Omega\).
Une LED est protégée par une résistance \(R=330\ \Omega\) traversée par une intensité \(I=15\ \text{mA}\).
1. \(I=15\ \text{mA} = 15 \times 10^{-3}\ \text{A} = 0{,}015\ \text{A}\).
2. \(U=R\times I = 330 \times 0{,}015 = 4{,}95\ \text{V} \approx 5{,}0\ \text{V}\).
Une résistance de \(1{,}0\ \text{k}\Omega\) est soumise à une tension de \(5{,}0\ \text{V}\). Calculer l'intensité, et l'exprimer en milliampères.
\(R=1{,}0\ \text{k}\Omega = 1000\ \Omega\).
\(I=\dfrac{U}{R}=\dfrac{5{,}0}{1000}=0{,}0050\ \text{A} = 5{,}0\ \text{mA}\).
On mesure la tension \(U\) aux bornes d'une résistance pour différentes intensités \(I\) :
| \(I\) (A) | 0,010 | 0,020 | 0,030 | 0,040 |
|---|---|---|---|---|
| \(U\) (V) | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 8,0 |
1. Le rapport \(\dfrac{U}{I}\) est constant : \(\dfrac{2{,}0}{0{,}010}=\dfrac{4{,}0}{0{,}020}=\dfrac{6{,}0}{0{,}030}=\dfrac{8{,}0}{0{,}040}=200\). La tension est bien proportionnelle à l'intensité (conducteur ohmique).
2. \(R=\dfrac{U}{I}=200\ \Omega\).
La caractéristique \(U=f(I)\) d'un dipôle est représentée ci-dessous (points de mesure).
1. Les points sont alignés avec l'origine : \(U\) est proportionnelle à \(I\). C'est bien un conducteur ohmique.
2. La pente donne \(R\) : \(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{3}{0{,}02}=\dfrac{6}{0{,}04}=\dfrac{9}{0{,}06}=150\ \Omega\).
Pour une résistance, on lit sur sa caractéristique le point \((I=0{,}050\ \text{A}\ ;\ U=4{,}0\ \text{V})\). En déduire sa résistance, puis la tension qui correspondrait à \(I=0{,}080\ \text{A}\).
\(R=\dfrac{U}{I}=\dfrac{4{,}0}{0{,}050}=80\ \Omega\).
Pour \(I=0{,}080\ \text{A}\) : \(U=R\times I=80 \times 0{,}080=6{,}4\ \text{V}\).
Deux dipôles A et B donnent les mesures suivantes :
| \(I\) (A) | 0,010 | 0,020 | 0,030 |
|---|---|---|---|
| \(U_A\) (V) | 1,0 | 2,0 | 3,0 |
| \(U_B\) (V) | 0,5 | 1,5 | 3,2 |
Lequel des deux dipôles est un conducteur ohmique ? Justifier et donner sa résistance.
Dipôle A : \(\dfrac{1{,}0}{0{,}010}=\dfrac{2{,}0}{0{,}020}=\dfrac{3{,}0}{0{,}030}=100\) → rapport constant, donc A est un conducteur ohmique de résistance \(R_A=100\ \Omega\).
Dipôle B : \(\dfrac{0{,}5}{0{,}010}=50\) mais \(\dfrac{1{,}5}{0{,}020}=75\) et \(\dfrac{3{,}2}{0{,}030}\approx107\) → rapport non constant : B n'est pas un conducteur ohmique.
Définir ce qu'est un capteur. Donner deux exemples de capteurs et la grandeur physique qu'ils détectent.
Un capteur est un composant dont une grandeur électrique (souvent la résistance) dépend d'une grandeur physique.
Exemples : la thermistance (CTN) dont la résistance dépend de la température ; la photorésistance (LDR) dont la résistance dépend de l'éclairement.
Pour chaque application, choisir le capteur adapté (thermistance CTN ou photorésistance LDR) :
1. Photorésistance (LDR) : elle détecte l'éclairement.
2. Thermistance (CTN) : elle détecte la température.
3. Photorésistance (LDR) : elle détecte la luminosité ambiante.
On a relevé la résistance d'une thermistance (CTN) à différentes températures (courbe d'étalonnage) :
| Température (°C) | 0 | 20 | 40 | 60 | 80 |
|---|---|---|---|---|---|
| Résistance (Ω) | 3200 | 1500 | 800 | 450 | 270 |
1. La résistance diminue quand la température augmente (CTN = Coefficient de Température Négatif).
2. Une résistance de 450 Ω correspond à une température de 60 °C (lecture dans le tableau).
3. Une résistance de 1500 Ω correspond à 20 °C.
La résistance d'une photorésistance (LDR) en fonction de l'éclairement est donnée par les points ci-dessous.
1. La résistance diminue quand l'éclairement augmente.
2. À 400 lux, on lit \(R=500\ \Omega\).
3. Dans l'obscurité (faible éclairement), la résistance devient très grande : un circuit détecte cette forte résistance et déclenche l'allumage du lampadaire.