Module 5-L'électriciteé dynamique, le magnétisme et l'électromagnétisme

Question 1

Qu’est-ce qu’un circuit électrique et que doit-t-il contenir?

Answer 1

Le circuit électrique est le chemin emprunté par les électrons. C’est en boucle.

Un circuit doit contenir :

• une source d’énergie qui crée une différence de potentiel (ddp) mesurée en volts.
• des éléments qui utilisent cette É électrique (ampoules, éléments chauffants).
• des fils conducteurs qui permettent aux é de circuler.

Question 2

Qu’est-ce qu’une résistance et donne un exemple?

Answer 2

La résistance est un récepteur qui transforme l’énergies électrique en chaleur en fournissant un obstacle au passage des électrons. ex.: grille-pain

Question 3

Lorsque je suis fermé, je conduit le courant et lorsque je suis ouvert, le courant ne peut plus circuler en boucle. Qui suis-je?

Answer 3

Un interrupteur

Question 4

Avec quoi pouvons-nous déterminer le sens du courant?

Answer 4

La différence de potentiel (ddp)

Question 5

Qu’est-ce que le courant électrique?

Answer 5

C’est un déplacement ordonné des é. Les é sont poussé d’un atome à l’autre.

Question 6

Quels sont les deux types de courant électrique et leur différence?

Answer 6

1) Dans un courant continue, les électrons se déplacent que dans un sens.
2) Dans un courant alternatif, les électrons se déplacent dans les deux sens.

Question 7

Comment et avec quelle mesure pouvant-nous mesurer le courant alternatif?

Answer 7

On mesure le courant alternatif par le nombre de cycles par secondes que va effectuer l’électron. On dira d’un courant qui effectue 60 cycles par seconde qu’il est de 60 Hertz (60 Hz).

Question 8

Quel est le sens conventionnel du courant?

Answer 8

Du + au -.

Question 9

Quel est le sens réel du courant?

Answer 9

Les électrons circulent de la borne négative à la borne positive. Le - est attiré par le + et vice-versa.

Question 10

Vrai ou faux, dans un circuit en série, si l’une des composante est défectueuse, il y aura toujours un chemin pour que les électrons se rende aux autres composantes?

Answer 10

Faux, dans un circuit en série, le circuit est en boucle et les éléments sont branchés l’un à la suite de l’autre.

Question 11

Vrai ou faux, dans un circuit en parallèle, si une composante est défectueuse, le reste ne fonctionne pas?

Answer 11

Faux, dans un circuit en parallèle, si un des élément ne fonctionne plus, le reste fonctionne. Dans un circuit en parallèle, les éléments sont positionné dans différentes séparation de chemins parallèle.

Question 12

Qu’est-ce que l’intensité du courant et quel est la formule pour la calculer?

Answer 12

L’intensité du courant électrique représente le nombre de charges (en Coulomb) qui passe en un point donné du circuit en 1 s.
Formule:
I = q / Δt
I = Intensité du courant en Ampères (A)
q = Charge en Coulomb (C)
Δt = temps en secondes (s)
Unités : 1 A = 1 C/s

Question 13

9 X 10*20 é passent en un point du fil en 2 minutes. Que vaut le courant?

Answer 13

Étape 1 : Transformer la charge en Coulomb
1 C / 6,24 X 1018 é = q / 9 X 1020 é
q = 9 X 1020 é X 1 C/6,24 X 1018 é
q = 144 C

Étape 2 : Calculer l’intensité électrique
I = q / Δt
I = 144 C / 120 s
I = 1,2 A

Question 14

À quoi sert un ampèremètre?

Answer 14

Àa mesurer l’intensité du courant.

Question 15

Dans un circuit, où positionne t-on un ampèremètre?

Answer 15

Toujours en SÉRIE.

Question 16

Qu’est-ce que la différence de potentiel (ddp)/tension électrique/force électromotrice et quel est la formule pour la calculer?

Answer 16

C'est la quantité d’énergie transférée entre deux points d’un circuit par les charges. Bref, c'est la quantité d’énergie que peut fournir 1 Coulomb de charges électriques.
Formule:
U = E / q
U : Différence de potentiel en volts (V)
E : Énergie en joules (J)
q : Charge électrique en Coulomb (C)
Unités: 1 V = 1 J / C

Question 17

Pour faire passer 5 X 1022 électrons au travers d’un résistor, on doit fournir 300 000 J. Quelle est la différence de potentiel?

Answer 17

Étape 1-Transformer la charge en Coulomb
1 C / 6,24 X 1018 é = q / 5 X 1022 é
q = 5 X 1022é X 1 C / 6,24 X 1018é
q = 8000 C

Étape 2 - Calculer la différence de potentiel
U = E / q
U = 300000 J / 8000 C
U = 37, 5 J / C
U = 37, 5 V

Question 18

Dans un circuit, où positionne t-on un voltmètre?

Answer 18

Toujours en PARALLÈLE.

Question 19

Quels sont les facteurs influençant la résistance d’un matériau?

Answer 19

1) La nature du matériau (plus les propriétés métalliques sont fortes, plus il conduit, moins il résiste)
2) La longueur (plus c’est court, plus il conduit, donc la résistance diminue)
3) Le diamètre (plus c’est gros, plus il conduit, la résistance diminue)
4) La température (plus c’est froid, plus il conduit, la résistance diminue).

Question 20

Vrai ou faux, c’est faux de dire que la conductibilité est à son maximum lorsque la R est à sont maximum lui aussi.

Answer 20

Vrai, moins la résistance est grande, plus la conductibilité est est bonne.

Question 21

Qu’est-ce que la résistance et quel est la formule pour calculer la résistance d’un matériaux?

Answer 21

La résistance électrique (R) est la capacité d’un matériau de s’opposer au passage du courant.
Formule:
U = RI
U = Différence de potentiel en Volts (V)
R = Résistance en Ohms (Ω)
 I = Intensité du courant en Ampères (A)
D'où, R = U/I
Unités: 1 Ω = 1 V / 1 A

Question 22

Vrai ou faux, plus la différence de potentiel est grande et l’intensité est petite, plus la résistance est grande.

Answer 22

Vrai
Notion:
Sur un graphique le U (V) représente la droite des « y » et I (A) représente la droite des « x ».

Question 23

Quel est la loi d’Ohm?

Answer 23

Dans une résistance électrique, la tension électrique (U) est proportionnelle à l’intensité du courant (I).
Si I ↑, alors U ↑ aussi.

Question 24

Calcule la tension aux bornes d’un résistor de 120 Ω traversé par un courant de 0,25 A.

Answer 24

U = R I 
U = 120 Ω X 0,25 A
U = 30 V

Question 25

Un résistor a une tension de 100 V. Si le courant est de 0,1 A, quelle est sa résistance?

Answer 25

U = R I
R = U / I
R = 100 V / 0,1 A
R = 1000 Ω

Question 26

Qu’est-ce que l’énergie électrique et quel est la formule pour la calculer?

Answer 26

On sait que I = q / Δt et que U = E / q.
Si on isole q dans chaque formule, onobtient :
q = IΔt et q = E / U.
On peut donc poser que :
q = q 
donc, IΔt = E / U
Si on isole E, on obtient : E = UIΔt
Formule:
E = UIΔt
E = Énergie en joules (J)
U = Différence de potentiel en volts (V)
I = Courant en ampères (A)
Δt = temps en secondes (s)
Unités : 1 J = 1 VAs

Question 27

Quelle est le courant qui traverse un résistor qui a consommé 20 000 J, à une tension de 10 V pendant 3 minutes?

Answer 27

E = UIDt
I = E / UΔt
I = 20 000J / 10V X 180s
I = 11,1 A

Question 28

Qu’est-ce que la puissance électrique et quel est la formule pour la calculer?

Answer 28

La puissance est la quantité d’énergie électrique consommée ou fournie par un appareil électrique, par unité de temps.
Formule(s):
P = E / Δt ou E = PΔt
P : Puissance en Watts (W)
E : Énergie en Joules (J)
Δt : temps en secondes (s)
Unités : 1 W = 1 J / s

Si on remplace E par UI∆t dans la
formule précédente, on obtient :
P = E / Δt 
P = UIΔt / Δt
P = UI
Où,
P : Puissance en Watts (W)
U : Différence de potentiel en volts (V)
I : Courant en ampères (A)
Unités : 1 W = 1 VA

Question 29

La puissance du système de son de ta voiture est de 75
watts. Calcule l’énergie consommée par ce dernier durant
une heure.

Answer 29

E = PΔt 
E = 75 W X 3600 s
E = 270 000 J

Question 30

Si un appareil de 2 kW utilise 12 000 J, pendant combien de temps a-t-il fonctionné?

Answer 30

E = PΔt
Δt = E / P
Δt = 12 000 J / 2000 W
Δt = 6 s

Question 31

Quel est le courant qui traverse un appareil qui utilise 1500 W à une tension de 120 V ?

Answer 31

P = UI
I = P / U
I = 1 500W / 120V
I = 12,5A

Question 32

Giorgio a utilisé 5 fours à pain de 1500 W pendant 5 heures. Les 2 télés de 0,8 kW ont fonctionné pendant 45 minutes. Quelle est la quantité d’énergie en Joules, en kWh et en Wh?

Answer 32

Calcul des kWh
1) Énergie des fours
E = PΔt = 5 fours X 1,5 kW X 5 h = 37,5 kWh
2) Énergie des télés
E = PΔt = 2 télés x 0,8 kW x 0,75 h = 1,2 kWh
3) Énergie totale
Etotal = Efours + Etélés = 37,5 kWh + 1,2 kWh = 38,7 kWh
4) Transformation des kWh en Joules
1kWh / 3,6 X106J = 38,7 kWh / Nb de Joules
Nb de Joules = 3,6 X106J / 38,7 kWh X 1kWh
Nb de Joules = 1,39 X 108 J
OU,
Calcul des Joules
1) Énergie des fours
E = PΔt = 5 fours X 1500 W X 5 hX3600 s/h = 1,35 X 108 J
2) Énergie des télés
E = PΔt = 2 télés X 800W X 45minX60s/min = 4,32 X 106J
3) Énergie totale
Et=Efours+Etélés = 1,35 X 108J + 4,32 X 106J = 1,39X108J
4) Transformation des Joules en kWh
1kWh / 3,6 X106J = Nb en kWh / 1,39 X 108J
Nb de kWh = 1kWh / 3,6X106J X 1,39 X 108J
Nb de kWh = 38,7 kWh
OU,
Calcul des Wh
1) Énergie des fours
E = PΔt = 5 fours X 1500 W X 5 h = 37 500 Wh
2) Énergie des télés
E = PΔt = 2 télés X 800 W X 0,75 h = 1200 Wh
3) Énergie totale
Et = Efours + Etélés = 37 500 Wh + 1200 Wh = 38 700 Wh
4) Transformation des Wh en kWh
1kWh / 1000 Wh = Nb de kWh
Nb de kWh = 1kWh / 1000Wh X 38 700 Wh
Nb de kWh = 38,7 kWh

Question 33

Combien vaut un kWh en J?

Answer 33

1 kWh = 3,6 X10*6 J

Notions:
1 kWh =
1 kW x 1 h =
1000 W x 1 h =
1000 W x 3600 s =
3 600 000 Ws =
3,6 X 106 J

Question 34

Jeannette a utilisé son radiateur portatif et a dépensé 1,5 kWh. Exprime cette valeur en J, kJ et en Wh.

Answer 34

1) Conversion en Wh
Dans 1 kWh, il y a 1000 Wh.
Donc, 1,5 kWh = 1500 Wh.
1kWh / 1000Wh = 1,5 kWh / x
x = 1000Wh X 1,5 kWh  / 1kWh
x = 1500 Wh

2) Conversion en J
Dans 1 kWh, il y a 3,6 X 106J
1kWh / 3,6X10*6 J = 1,5 kWh / x
x = 3,6X10*6 J X 1,5 kWh  / 1 kWh
x = 5,4 X 106

3) Conversion en kJ
Dans 1 kJ, il y a 1000 J
1kJ / 1000J = x / 5,4 X 10*6
x = 1kJ / 1000J  X 5,4 X 106
x = 5,4 X 103 kJ = 5400 kJ

Question 35

Youppi doit sécher son costume après une défaite humiliante des Canadiens.
Si le courant dans la sécheuse est de 2,4 A et
la résistance est de 250 Ω, quelle est la
puissance de la sécheuse?

Answer 35

On sait que I = 2,4 A et R = 250 Ω.
Pour résoudre le problème, on doit trouver U
pour pouvoir appliquer la formule P = UI.
1) U = RI = 250 Ω X 2,4 A = 600 V
On peut ensuite trouver la puissance:
2) P = UI = 600 V X 2,4 A = 1440 W

Question 36

Gaston le patron se prépare pour une dure journée. Il se chauffe des croissants avec son four de 1,3 kW pendant 5 minutes. Puis, il sèche ses cheveux en utilisant son séchoir pour un total de 400 Wh. Finalement, il réchauffe son auto en dépensant 1700 kJ. Quelle est l’énergie totale dépensée par Gaston ce matin?

Answer 36

1) Énergie des croissants :
E = PΔt = 1300 W X 300 s = 390 000 J
2) Énergie du séchoir :
E = PΔt = 400 Wh = 400 W X 3600 s (on remplace 1 h par
3600 s)
E = 1 440 000 J
3) Énergie de l’auto
1kJ / 1000J = 11700 kJ / x
x 1000J X 11700 kJ  / 1kJ
x = 1700 000 J
4) Énergie totale
Etotal = Ecroissant + Eséchoir + Eauto
Etotal = 390 000J +1 440 000J +1 700 000J = 3 530 000J