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Courant électrique C. Baillet – ENCPB / RNChimie Exercices Courant électrique 2

Courant électrique C. Baillet – ENCPB / RNChimie Exercices Courant électrique 2006.doc 6 Charges électriques - Courant électrique Exercice 6 : Dans la chambre à vide d’un microscope électronique, un faisceau continu d’électrons transporte 3,20 µC de charges négatives pendant 200 ms. Déterminer : 1) l’intensité du courant du faisceau 2) le nombre d’électrons traversant la chambre par seconde. Charge d’un électron : -e = - 1,60 10-19 C Réponses : I = 16 µA ; n = 1,00 1014 électrons par seconde Exercice 7 : Un canon à électrons envoie une impulsion de durée 2,0 µs. Le courant moyen de l’impulsion est : I = 1,0 µA. 1) Quelle est la quantité d’électricité Q ? 2) Quel est le nombre d’électrons émis par impulsion ? Réponse : Q = 2 10-12 C ; n = 12,5 106 électrons Exercice 8 : Un courant constant de 2,50 A circule dans un circuit. Il s’interrompt au bout de 4 minutes lorsqu’on ouvre l’interrupteur. 1) Quelle quantité de charges a parcouru ce circuit ? 2) Combien d’électrons ont-ils été déplacés ? Réponses : Q = 600 C ; n = 3,75 1021 électrons Exercice 9 : 30 mAs sont nécessaires pour réaliser une mammographie. Si le courant débité par le tube à Rayons X est : I = 100 mA, quelle est la durée de l’examen ? Réponse : t = 0,30 s Exercice 10 : Electrocardiogramme Quelle est la fréquence cardiaque (à exprimer en pulsations par minute) ? Réponses : deux contractions sont séparées par : T = 1,4 s ; il y a 43 pulsations par minute. En général, le cœur bat aux environs de 60 pulsations par minute. Courant électrique C. Baillet – ENCPB / RNChimie Exercices Courant électrique 2006.doc 7 Exercice 11 : Etude d’un courant alternatif sinusoïdal (AC = Alternative Current) i = Im sin ω t Im = 5 A ; ω = 314 rad.s-1 1) Utiliser une calculatrice pour compléter ce tableau. sin (ω t) doit être calculé en utilisant la calculatrice en mode radian t ms 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 i t ms 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 i 2) Tracer le graphe : i = f(t) Echelle : en abscisse : 10 cm pour 20 ms ; en ordonnée : 1 cm pour 1 A 3) Quelle est la période du courant? 4) Quelle est la fréquence du courant? 5) Quelle relation y a-t-il entre ω et f ? 6) Si la période de ce courant est divisée par 2, le représenter sur le même graphe. Que devient sa fréquence ? Réponses : T = 20 ms ; f = 50 Hz ; ω = 2 π f t (s) i (A) 0 0 0,001 1,545 0,002 2,939 0,003 4,045 0,004 4,755 0,005 5 0,006 4,755 0,007 4,045 0,008 2,939 0,009 1,545 0,01 0 0,011 - 1,545 0,012 - 2,939 0,013 - 4,045 0,014 - 4,755 0,015 - 5 0,016 - 4,755 0,017 - 4,045 0,018 - 0, 2,939 0,019 - 1,545 0,02 0 Circuits électriques ne comportant que des résistances C. Baillet – ENCPB / RNChimie Exercices Courant électrique 2006.doc 8 Circuits électriques ne comportant que des résistances pures La loi d’Ohm pour une résistance pure a même expression en courant alternatif qu’en courant continu : u = Ri ; u et i sont en phase Puissance dissipée dans une résistance pure : P = UI = RI² Exercice 12 : Encéphalogramme Si 2 contacts électriques sont placés dans le cuir chevelu, on observe une différence de potentiel variable avec le temps à l’aide d’un encéphalogramme. A un instant donné, on détecte une différence de potentiel : U = 0,5 mV à travers une résistance : R = 10 kΩ. • Quelle est l’intensité I du courant ? Réponse : I = 50 nA Exercice 13 : Lampe halogène Une lampe halogène de résistance R = 2,4 Ω est alimentée par un générateur fournissant une différence de potentiel constante : U = 12 V. 1) Faire le schéma électrique du montage. • Où faut-il placer un voltmètre numérique pour vérifier la différence de potentiel aux bornes du générateur ? 2) Quel courant parcourt cette lampe ? Ce courant est-il le même avant et après la lampe ? • Comment peut-on le vérifier ? 3) Quelle est la puissance de cette lampe ? 4) Remarque : la résistance de la lampe varie en fonction de sa température. Au moment où on l’allume, sa résistance n’est : R’ = 0,24 Ω. • Répondre aux 2 questions précédentes et en déduire pourquoi les lampes grillent-elles le plus souvent au moment on les allume. Réponses : I = 5 A ; P = 60 W I’ = 50 A ; P’ = 600 W Exercice 14 : Association de 2 lampes halogènes a) Association série Deux lampes halogène identiques, de résistance R = 2,4 Ω sont montées en série. Elles sont alimentées par un générateur fournissant une différence de potentiel constante : U = 12 V. 1) Faire le schéma électrique du montage. 2) Quel courant I parcourt ces 2 lampes ? 3) Quel est le courant I’ débité par le générateur ? 4) Quelle est la puissance électrique P de chaque lampe ? b) Association parallèle Deux lampes halogène identiques, de résistance R = 2,4 Ω sont montées en parallèle. Elles sont alimentées par un générateur fournissant une différence de potentiel constante : U = 12 V. 1) Faire le schéma électrique du montage. 2) Quel courant I parcourt ces 2 lampes ? 3) Quel est le courant I’ débité par le générateur ? 4) Quelle est la puissance électrique P de chaque lampe ? Circuits électriques ne comportant que des résistances C. Baillet – ENCPB / RNChimie Exercices Courant électrique 2006.doc 9 Réponses : a) I = I’ = 2,5 A ; P = 15 W b) I = 5 A ; P = 60 W Exercice 15 : Risques électriques Une personne en bonne santé supporte sans mal un courant de 1 mA à 5 mA. Jusqu’à 50 mA, on n’observe aucune défaillance des processus vitaux du corps. Jusqu’à 70 mA, la personne peut avoir des problèmes respiratoires et le fonctionnement cardiaque est perturbé. A 100 mA pendant 1 seconde, on observe des fibrillations ventriculaires mortelles : le sang ne peut plus circuler normalement. La résistance du corps humain dépend beaucoup des conditions de contact de la couche extérieure de la peau avec les conducteurs. La résistance du corps, de la main à la main ou de la tête aux pieds, varie entre 100 kΩ et 1,5 MΩ. 1) En supposant une résistance du corps égale à 200 kΩ et une tension de 220 V, quelle est l’intensité du courant ? 2) Si on est mouillé, cette résistance peut devenir 100 fois plus faible. Y a-t-il danger ? Réponse : I = 1,1 mA ; I’ = 110 mA Exercice 16 : Radiateur électrique Sur un petit radiateur électrique d’appoint, on lit : 220 V, 2 200 W et 50 Hz. 1) Que signifient ces 3 valeurs ? 2) Quelle est l’intensité débitée par cet appareil et quelle est sa résistance ? 3) Quelle est la valeur maximale du courant ? 4) Représenter : i = f(t) sur 2 périodes. Réponses : I = 10 A ; R = 22 Ω ; Imax = 14,1 A Exercice 17 : Plaque électrique 1) En position 6, une plaque électrique branchée sur le secteur 220 V, 50 Hz, a une puissance : P = 1 500 W. • Quel est le courant débité I ? Quelle est la valeur maximale de ce courant ? • Quelle est la résistance R de la plaque ? 2) En position 1, la plaque a une résistance : R’ = 200 Ω. • Quel courant I’ traverse cette résistance ? • Quelle est la puissance P’ de la plaque ? Réponses : I = 6,82 A ; Imax = 9,64 A ; R = 32,26 Ω ; I’ = 1,10 A ; P’ = 242 W Circuits électriques ne comportant que des résistances C. Baillet – ENCPB / RNChimie Exercices Courant électrique 2006.doc 10 Exercice 18 : Lampe électrique 1) Une lampe électrique à filament de tungstène porte les indications : 100 W, 220 V • Quel courant I parcourt cette lampe ? • Quelle est sa résistance R ? 2) Deux lampes de 100 W sont montées en parallèle. • Quel est le courant I’ débité ? • Quelle est la puissance de ces 2 lampes ? 3) En partant le matin, vous oubliez d’éteindre ces 2 lampes. Vous rentrez 10 heures plus tard. • Quelle a été votre consommation ? • Le prix du kWh (kiloWatt heure) étant de 0,0765 Є, combien allez-vous payer ? 4) Une personne consomme en moyenne 2500 kcal/jour. Comparer cette valeur uploads/Histoire/ courant-electrique-pdf.pdf