Série d'exercices : Dipôles actifs - 2nd S

Classe: 
Seconde
 

Exercice 1

Afin de tracer la caractéristique d'un générateur, on relève les mesures suivantes :
 
$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|}\hline U_{_{PN}}(V)&8&7.8&7.6&7.4&7.0&6.7\\ \hline I(A)&0&0.10&0.20&0.30&0.50&0.60\\ \hline\end{array}$$
 
1) Tracer la caractéristique courant-tension de ce générateur
 
2) Déterminer sa f.é.m et sa résistance interne
 
3) Écrire l'équation de cette caractéristique
 
4) Déterminer de manières différentes la tension aux du générateur lorsqu'il débite un courant d'intensité $0.35\;A$
 

Exercice 2

Un circuit est formé d'une pile, un rhéostat, d'un interrupteur $K$ et d'un ampèremètre en série
 
On relie la borne positive de la pile à l'entrée $Y$ d'un oscillographe et la borne négative à la masse $M$
 
On utilise un balayage sur la sensibilité $k=0.5\;V/cm$
 
1) $K$ étant ouvert, l'ordonnée du segment lumineux est $y_{1}=2\;cm$ 
 
$K$ étant fermé, l'ordonnée de ce segment est $y_{2}=1\;cm$
 
Calculer la f.é.m $E$ et la résistance interne $r$ de la pile sachant l'ampèremètre indique $400\;mA$
 
2) On déplace le curseur du rhéostat, l'ordonnée du segment lumineux vaut $y_{3}=9\;mm.$ Quelle est l'indication de l'ampèremètre
 

Exercice 3

Sur le graphe ci-dessous nous avons tracé avec la même échelle les caractéristiques Intensité - tension de deux dipôles $D_{1}\ $ et $\ D_{2}.$

 

 
1) Indiquer la courbe qui correspond au dipôle résistor et celle au dipôle générateur.
 
2.a) Rappeler pour chaque dipôle la loi d’Ohm correspondante. (On notera la tension aux bornes du générateur $U_{_{PN}}\ $ et $\ U_{_{AB}}$ celle aux bornes du résistor)
 
b) Donner le schéma du circuit permettant de tracer la caractéristique Intensité - tension du générateur.
 
c) Déterminer, à partir du graphe, et en justifiant la réponse, les valeurs de la f.é.m. $E$ et de la résistance interne $r$ du générateur et la résistance R du résistor.
 
3) Calculer l'intensité du courant de court-circuit $I_{cc}$ du générateur
 
4) On réalise un circuit en branchant ce générateur aux bornes de ce résistor de résistance $R.$
 
a) Représenter le schéma du circuit.
 
b) Montrer que l'intensité du courant dans le circuit est donnée par $I=\dfrac{E}{r+R}$
 
c) Montrer que $I=\dfrac{10}{6}=1.66\;A$
 

Exercice 4

On associe en série une pile, un rhéostat et une résistance de protection dans le but d'établir la caractéristique de la pile.
 
$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline U_{_{PN}}(V)&9.00&8.89&8.78&8.66&8.56&8.35&8.12&8.02\\ \hline I(A)&0&0.1&0.2&0.3&0.4&0.6&0.8&0.9\\ \hline\end{array}$$
 
1) Rappeler la définition de la caractéristique d'un dipôle. Donner les appareils de mesure nécessaire.
 
2) Faire le schéma du montage en précisant le sens conventionnel du courant électrique, en plaçant les appareils de mesure avec leurs bornes de branchement. 
 
On représentera également la tension positive aux bornes de la pile.
 
3) Tracer $U_{_{PN}}=f(I)$ avec l'échelle suivante : $2\;cm$ pour $0.1\;A$ en abscisse $1\;cm$ pour $0.2\;V$ en ordonnée
 
4) Déduire du graphe la force électromotrice $E$ et la résistance interne de la pile en précisant la méthode employée et es unités.
 
5) On relie un générateur linéaire de f.é.m. $E=9.0\;V$ et de résistance interne $r=1.2\Omega$ à une portion de circuit comportant un conducteur ohmique de résistance $R=20\Omega$ associés en série.
 
Déterminer l'intensité du courant électrique circulant dans le circuit
 

Exercice 5

Deux piles sont montées en série 
 
$P_{1}N_{1}$ de paramètres $E_{1}=4.5\;V\;;\ r_{1}=1.5\Omega\;;\ I_{\text{max}}=0.5\;A$
 
$P_{2}N_{2}$ de paramètres $E_{2}=4.5\;V\;;\ r_{2}=1.5\Omega\;;\ I_{\text{max}}=0.6\;A$
 
1) Tracer la caractéristique de chacune de deux piles
 
Échelle : $1\;cm$ pour $0.1\;A$ et $1\;cm$ pour $1\;V$
 
2) Tracer la caractéristique du dipôle équivalent à la série
 
3) Déterminer la f.é.m et la résistance interne de ce dipôle :
 
$-\ \ $ graphiquement
 
$-\ \ $ par calcul
 

Exercice 6

Une batterie de voiture est constituée de six accumulateurs au plomb de f.é.m $2\;V$ et de résistance $0.001\Omega$, montés en série
 
1) Quelle est la f.é.m $E$ de la batterie ?
 
Quelle est sa résistance interne $r\ ?$
 
2) Si par méprise on pose sur les deux bornes de cette batterie une clé métallique $(R=0)$, quelle est l'intensité du courant qui est débité par la batterie ? Conclure.
 

Exercice 7

Afin de tracer la caractéristique d'un pile, on effectue les mesures suivantes :
 
$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|}\hline U_{_{PN}}(V)&4.5&4.4&4.3&4.2\\ \hline I(mA)&0&100&200&300\\ \hline\end{array}$$
 
L'intensité maximale admissible par la pile est $I_{\text{max}}=0.8\;A$
 
Cette pile alimente un résistor de résistance $R=5\Omega$ caractérisé par une intensité maximale de $1\;A$
 
1) Tracer sur le même graphe la caractéristique courant-tension de la pile et celle du résistor
 
Échelle : $1\;cm$ pour $100\;mA\ $ et $\ 1.5\;cm$ pour $1\;V$
 
2) Déterminer la f.é.m de la pile et sa résistance interne
 
3) Définir le point de fonctionnement.
 
4) Calculer l'intensité qui traverse le circuit et la tension aux bornes des dipôles
 

Exercice 8

On réalise le montage suivant :

 

 
1) Le voltmètre indique $6\;V$, calculer l'intensité du courant débité par la pile sachant que $R_{1}=2\Omega\ $ et $\ R_{2}=4\Omega$
 
2) En déduire $U_{_{AM}}\ $ et $\ U_{_{BM}}$
 
3) On relie $A$ à l'entrée $Y$ d'un oscillographe et $M$ à la masse, le balayage est supprimé et la sensibilité vaut $k=2\;V/cm.$ Que voit-on sur l'écran ?
 
4) On relie $B$ à l'entrée $Y$ d'un oscillographe et $M$ à la masse, le balayage est supprimé et la sensibilité vaut $k=2\;V/cm.$ Que voit-on sur l'écran ?
 
5) On ouvre l'interrupteur $K$, le voltmètre indique $9\;V$
 
Quelles sont la f.é.m et la résistance interne de la pile ?
 

Exercice 9

On réalise le montage suivant :

 

 
Les deux générateurs sont identiques et ont pour f.é.m $4.5\;V$ et pour résistance interne $1\Omega.$ Les conducteurs ohmiques ont pour résistances $R_{1}=500\Omega\ $ et $\ R_{2}=200\Omega$
 
1) Quelles la f.é.m. et la résistance interne du générateur équivalent aux deux générateurs ?
 
2) Quelle est la résistance équivalente aux deux résistors $R_{1}\ $ et $\ R_{2}$
 
3) En déduire du courant l'intensité débité par les deux piles et la valeur $U_{_{PN}}$
 
4) Quelles les intensités des courants dans les deux conducteurs ohmiques
 

Exercice 10

On se propose de tracer la caractéristique d'un dipôle actif (voir fig. ci dessous).

 

 
Les mesures réalisées sont les suivantes :
 
$$\begin{array}{|l|c|c|c|c|c|c|c|c|c|}\hline U_{_{PN}}(V)&2.0&1.9&1.8&1.6&1.5&1.3&1.3&1.1&1.0\\ \hline I(mA)&0&100&200&300&500&700&800&900&1000\\ \hline\end{array}$$
 
1) Proposer un schéma du circuit ayant permis ce relevé de mesure.
 
2) Tracer la caractéristique U en fonction de I du dipôle. Il sera tenu compte du soin apporté à la réalisation de cette courbe et des éléments attenant à l'élaboration de toute caractéristique.
 
On obtient une caractéristique quasi linéaire. (vous prendrez la meilleure des droites)
 
3) Quel est l'élément du graphique qui permet de vérifier qu'il s'agit bien d'un dipôle actif?
 
4) Comment expérimentalement mesure-t-on une tension à vide ?
 
5) Déterminer, en prenant garde de bien respecter les unités, la force électromotrice et la résistance interne du dit dipôle.
 
6) Comment expérimentalement mesure-t-on la résistance interne d'un dipôle actif?
 

Exercice 11

La tension mesurée aux bornes d'un générateur à vide est $E_{0}=36\;V.$ Lorsqu'il débite dans une charge un courant d'intensité $I=5\;A$, la tension baisse et devient $U=35\;V$
 
On suppose que le fonctionnement du dipôle actif est linéaire entre ces deux points.
 
1) Donner la relation liant $U\;,\ E_{0}\;,\ I$ et la résistance interne $R_{i}.$
 
2) Calculer la résistance interne $R_{i}$ du générateur.
 
On branche aux bornes du générateur une résistance $R.$ Elle est traversée par un courant $I=10\;A.$
 
Faire le schéma de montage.
 
3) Calculer la tension $U$ aux bornes de $R.$
 
4) En déduire la valeur de $R.$

 

Commentaires

5

Très intéressant

Salut

C'est bien mais sans les corrections tu peux pas savoir si tu as trouvé ou faussé les exercices s'il vous plaît.

Sil vous plaît corrections

Très intéressant bon cours et exos. Comment faire pour trouver les solutions du reste des exercices ?

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