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Capacité 1 — Lire et représenter un schéma électrique
Exercice 1.1 — Symboles et composants
Reliez chaque composant à son symbole et son rôle :
| Composant | Branchement | Rôle |
|---|
| Ampèremètre | | |
| Voltmètre | | |
| Résistance | — | |
| Générateur (pile) | — | |
Correction : Ampèremètre → en série, mesure l'intensité / Voltmètre → en dérivation, mesure la tension / Résistance → limite le courant / Générateur → fournit l'énergie électrique.
Capacité 2 — Mesurer U et I, appliquer la loi d'Ohm
Exercice 2.1 — Applications de la loi d'Ohm
Pour chacune des situations professionnelles suivantes, calculez la grandeur demandée :
- Un buzzer d'alarme d'atelier a une résistance de 8 Ω. Il est alimenté par 12 V. Calculez \(I\).
- Un câble de 2,5 mm² a une résistance de 0,4 Ω. L'intensité qui le traverse est 10 A. Quelle est la tension aux bornes du câble ?
- Un thermocouple produit une tension de 40 mV et est parcouru par un courant de 0,1 mA. Calculez sa résistance interne.
- Un ébéniste mesure 15 V aux bornes d'une résistance et lit 0,3 A sur l'ampèremètre. Quelle est la résistance ?
Correction :
- \(I = 12/8 = 1{,}5\) A.
- \(U = 0{,}4 × 10 = 4\) V (chute de tension dans le câble).
- \(R = U/I = 0{,}04/0{,}0001 = 400\) Ω.
- \(R = 15/0{,}3 = 50\) Ω.
Capacité 3 — Identifier les grandeurs d'un capteur
Exercice 3.1 — Tableau des capteurs
Complétez le tableau en précisant pour chaque capteur sa grandeur d'entrée, sa grandeur de sortie et une utilisation en atelier :
| Capteur | Grandeur d'entrée | Grandeur de sortie | Utilisation |
|---|
| Thermistance CTN | | | |
| Photorésistance (LDR) | | | |
| Thermocouple | | | |
Correction : CTN → température / résistance / thermostat de chaudière. LDR → éclairement / résistance / détection lumière atelier. Thermocouple → température / tension (mV) / mesure haute température (brasure).
Capacité 4 — Tension continue / alternative, signal sinusoïdal
Exercice 4.1 — Caractériser un signal sinusoïdal
Un oscilloscope affiche la tension secteur : base de temps 4 ms/div, sensibilité 100 V/div, hauteur du signal = 3,25 div, largeur d'un cycle = 5 div.
- Calculez \(U_{\max}\).
- Calculez la période \(T\) et la fréquence \(f\).
- Calculez \(U_{\text{eff}} = U_{\max}/\sqrt{2}\). Résultat attendu ?
- Un technicien voit son multimètre afficher 232 V sur la prise. S'agit-il de \(U_{\max}\) ou \(U_{\text{eff}}\) ?
Correction :
- \(U_{\max} = 3{,}25 × 100 = 325\) V.
- \(T = 5 × 4 = 20\) ms = 0,02 s. \(f = 1/0{,}02 = 50\) Hz.
- \(U_{\text{eff}} = 325/1{,}414 \approx 230\) V. Correspond au secteur français.
- Il s'agit de \(U_{\text{eff}}\) : c'est la valeur qu'affiche un voltmètre en mode AC.