Quiz: Le condensateur électrique — 19 questions

1. Un condensateur est-il constitué de deux plaques conductrices séparées par un isolant appelé diélectrique ?

A. Oui, deux armatures conductrices séparées par un diélectrique

B. Non, une seule armature conductrice isolée de l’extérieur

C. Oui, deux plaques isolantes séparées par un conducteur

D. Non, il s’agit uniquement d’un générateur de tension

Answer: (A)

Explanation

La définition donnée décrit bien deux armatures conductrices séparées par un diélectrique (air, plastique, céramique). Les autres choix ne correspondent pas à la structure d’un condensateur.

2. Que représente la quantité q associée à un condensateur dans la description conventionnelle ?

A. La somme des charges totales des deux armatures

B. La charge portée par l’isolant diélectrique

C. La charge d’une armature, choisie pour orienter le sens positif du courant

D. La charge totale conservée dans tout le circuit

Answer: (C)

Explanation

La charge q correspond à la charge de l’une des armatures, choisie conventionnellement selon l’orientation du sens positif du courant. Les réponses sur la somme totale ou le diélectrique ne reflètent pas cette convention.

3. Dans le cas d’un courant d’intensité constante I, quelle relation relie la charge q et le temps t ?

A. q = I·t

B. q = t/I

C. q = C·t

D. q = I/t

Answer: (A)

Explanation

Pour un courant constant, la relation directe q = I·t est valable. La confusion la plus fréquente consiste à réutiliser une relation hors du cas d’intensité non constante.

4. Dans un circuit de charge/décharge d’un condensateur, quel rôle joue la position ① de l’interrupteur ?

A. Elle inverse immédiatement la polarité du générateur

B. Elle le court-circuite pour le décharger

C. Elle alimente uniquement le résistor sans charge du condensateur

D. Elle charge le condensateur

Answer: (D)

Explanation

La position ① correspond au basculement du circuit pour charger le condensateur. La position ② est associée à la décharge dans le résistor, d’où l’erreur des autres choix.

5. Pour le circuit étudié, quelle expression donne la loi des mailles reliant les tensions ?

A. UC + UR = R·E

B. UR = E·i

C. UC + UR = E avec UR = R·i

D. UC − UR = E avec UR = i/R

Answer: (C)

Explanation

La loi des mailles s’écrit UC + UR = E, et la chute de tension sur la résistance vaut UR = R·i. Les propositions avec des signes ou des formes différentes ne correspondent pas à cette relation.

6. Pendant le régime transitoire de la charge sous tension, que se passe-t-il avec UC et le courant i ?

A. UC augmente progressivement tandis qu'i diminue progressivement

B. UC reste constant tandis qu'i diminue à zéro

C. UC diminue progressivement tandis qu'i augmente progressivement

D. UC et i restent constants pendant toute la charge

Answer: (A)

Explanation

En charge transitoire, UC croît exponentiellement et le courant i décroît progressivement. Les autres choix contredisent cette évolution temporelle.

7. En régime permanent de charge, quelle affirmation décrit correctement le comportement du circuit ?

A. UC = E/2, UR = E/2 et i constant non nul

B. UR = 0 mais i = E/R et UC continue d’augmenter

C. UC = E, UR = 0 et i = 0 A ; le condensateur se comporte comme un interrupteur ouvert

D. UC = 0, UR = E et i ≠ 0 A ; le condensateur se comporte comme un conducteur fermé

Answer: (C)

Explanation

En régime permanent, le condensateur est complètement chargé : UC = E, la résistance ne dissipe plus (UR = 0) et le courant devient nul, ce qui correspond à un interrupteur ouvert. Un condensateur chargé ne se comporte pas comme un court-circuit en continu.

8. Un générateur de courant délivre-t-il un courant d’intensité constante I ?

A. Non, une tension constante quelles que soient les conditions

B. Oui, une intensité I constante

C. Oui, un courant variant de manière exponentielle

D. Non, il ne délivre ni courant ni tension

Answer: (B)

Explanation

La caractéristique donnée est qu’un générateur de courant débite un courant d’intensité I constante. Les autres réponses décrivent plutôt des sources de tension ou des comportements non mentionnés.

9. Lors d’une charge à courant constant avec un condensateur initialement déchargé, quelle relation donne la tension UC du condensateur en fonction de t ?

A. UC = I/(C·t)

B. UC = C·I·t

C. UC = (t/I)/C

D. UC = (I/C)·t

Answer: (D)

Explanation

Avec un courant constant et un condensateur initialement déchargé, on a UC = q/C et q = I·t, donc UC = (I/C)·t. Les autres expressions correspondent à des cas où les conditions initiales ou la relation q(t) ne sont pas celles indiquées.

10. Quelle grandeur correspond à la pente de la courbe q = f(UC) ?

A. Le temps t, vérifiant t = q·UC

B. Le courant I, vérifiant I = q·UC

C. La résistance R, vérifiant R = UC/q

D. La capacité C, vérifiant C = q/UC

Answer: (D)

Explanation

La capacité est définie comme C = q/UC, ce qui signifie que c’est la pente de la courbe q = f(UC). Les autres propositions confondent avec des relations impliquant I, R ou t.

11. Quelle relation relie la capacité C d’un condensateur à sa charge q et à sa tension UC ?

A. C = q/UC²

B. UC = q·C

C. q = C·UC

D. q = UC/C

Answer: (C)

Explanation

La capacité caractérise le rapport entre charge et tension : q = C·UC. Les autres relations confondent la capacité avec la charge ou donnent une dimension incohérente.

12. Pour un condensateur plan, que devient la capacité C si on augmente l’écartement e entre les armatures, toutes choses égales par ailleurs ?

A. La capacité devient nulle

B. La capacité diminue

C. La capacité augmente

D. La capacité reste identique

Answer: (B)

Explanation

On a C = ε·s/e : e au dénominateur, donc l’augmentation de e diminue C. Un effet inverse (augmentation) contredirait cette formule.

13. De quoi dépend la capacité d’un condensateur plan ?

A. Uniquement de la tension appliquée

B. Uniquement de l’épaisseur du fil conducteur

C. De la surface s en regard, de la distance e et du diélectrique

D. Uniquement de la distance e entre les armatures

Answer: (C)

Explanation

Dans un condensateur plan, la capacité dépend de s, de e et de la nature du diélectrique. Les autres choix ignorent l’une ou plusieurs de ces dépendances essentielles.

14. Quelle expression donne l’énergie électrique emmagasinée EC dans un condensateur en fonction de sa capacité C et de sa tension UC ?

A. EC = 1/2·C·UC²

B. EC = 2·C²·UC

C. EC = 1/2·UC/C

D. EC = C·UC

Answer: (A)

Explanation

L’énergie emmagasinée vaut EC = (1/2)·C·UC². Les distracteurs proposent des formules qui ne correspondent pas à la dépendance quadratique en UC.

15. Si la charge q d’un condensateur est connue, quelle forme de l’énergie emmagasinée EC est correcte ?

A. EC = 1/2·q·C

B. EC = 1/2·q²/C

C. EC = q/C²

D. EC = 2·q·C

Answer: (B)

Explanation

En remplaçant UC par q/C, on obtient EC = (1/2)·q²/C. Les autres propositions ne respectent pas la relation obtenue à partir de UC = q/C.

16. Comment définit-on la tension de claquage d’un condensateur ?

A. La tension maximale indiquée par le constructeur

B. La plus petite tension qui provoque une étincelle entre les armatures

C. La tension atteinte quand le condensateur est totalement chargé

D. La tension qui correspond à un courant constant dans le circuit

Answer: (B)

Explanation

La tension de claquage est définie comme la plus petite tension qui fait jaillir une étincelle. La tension de service (nominale) est une autre notion, plus faible.

17. Pour une charge à courant constant, quelle relation permet de relier la tension de claquage Uclaquage au temps maximal tmax ?

A. Uclaquage = C·I·tmax

B. Uclaquage = I/(C·tmax)

C. Uclaquage = I·tmax/C

D. Uclaquage = tmax/(I·C)

Answer: (C)

Explanation

Avec un courant constant, on a Uclaquage = UCmax = I·tmax/C. Les autres options inversent ou déplacent C et tmax, ce qui ne correspond pas à la relation attendue.

18. Quelle affirmation décrit correctement la tension de service d’un condensateur par rapport à la tension de claquage ?

A. Elle est égale à la tension de claquage

B. Elle est supérieure à la tension de claquage

C. Elle n’a pas de lien direct avec la tension de claquage

D. Elle est inférieure à la tension de claquage

Answer: (D)

Explanation

La tension de service (tension nominale) est celle indiquée par le constructeur et elle est inférieure à la tension de claquage. Dire qu’elle est égale ou supérieure contredit la hiérarchie donnée.

19. Un condensateur initialement déchargé est chargé avec un courant constant. À quel temps atteint-on la condition UR = UC ?

A. t1 = C²/R

B. t1 = R·C

C. t1 = R/C

D. t1 = C/R

Answer: (B)

Explanation

Quand le condensateur est initialement déchargé et que le courant est constant, l’égalité UR = UC est atteinte à t1 = R·C. Les autres choix correspondent à d’autres combinaisons non prévues pour ce cas.