Quiz: Principes fondamentaux de l'électrotechnique — 22 domande

1. Que signifie le signe de deux charges électriques de même nature lorsqu’elles sont en interaction électrostatique ?

A. Elles échangent leur charge jusqu’à devenir neutres

B. Elles se repoussent mutuellement

C. Elles n’exercent aucune force l’une sur l’autre

D. Elles s’attirent mutuellement

Answer: (B)

Spiegazione

Deux charges de même signe se repoussent par force électrostatique. Les charges de signes contraires, au contraire, s’attirent.

2. Quelle grandeur est directement mesurée par la charge électrique d’un corps ?

A. Sa différence de potentiel exprimée en volt

B. Sa capacité à stocker de l’énergie exprimée en farad

C. Sa résistance au passage du courant exprimée en ohm

D. Sa quantité d’électricité exprimée en coulomb

Answer: (D)

Spiegazione

La charge électrique Q mesure la quantité d’électricité d’un corps et s’exprime en coulomb. Le volt, l’ohm et le farad correspondent à d’autres grandeurs.

3. Quelle relation relie le champ électrique à la force exercée sur une charge d’essai ?

A. U = R · I

B. I = Q / t

C. W = R · I² · t

D. E = F / Q

Answer: (D)

Spiegazione

Le champ électrique est défini par le rapport entre la force et la charge d’essai : E = F/Q. Son unité est le V/m.

4. Dans le déplacement spontané d’une charge entre deux points, quel comportement est correct ?

A. Une charge négative va du potentiel le plus élevé vers le plus faible

B. Une charge positive va du potentiel le plus élevé vers le plus faible

C. Une charge positive va du potentiel le plus faible vers le plus élevé

D. Les charges positives et négatives se déplacent toujours dans le même sens

Answer: (B)

Spiegazione

Une charge positive se déplace spontanément vers un potentiel plus bas, tandis qu’une charge négative fait l’inverse. C’est un point clé du lien entre potentiel et déplacement des charges.

5. Quel est le sens conventionnel du courant électrique dans un circuit ?

A. De la borne positive vers la borne négative

B. Dans le même sens que le déplacement des électrons

C. De la borne négative vers la borne positive

D. Du point de plus faible potentiel vers le plus fort en tout cas

Answer: (A)

Spiegazione

Par convention, le courant va de la borne positive vers la borne négative du générateur. Le sens réel des électrons est opposé.

6. Comment s’exprime l’intensité d’un courant constant sur un intervalle de temps ?

A. I = Q · t

B. I = t / Q

C. I = dQ · dt

D. I = Q / t

Answer: (D)

Spiegazione

Pour un courant constant, l’intensité est le débit de charge : I = Q/t. Cela s’exprime en ampères, avec 1 A = 1 C/s.

7. Quelle expression donne la puissance électrique en régime permanent ?

A. P = U · I

B. P = R · I² · t

C. P = I / U

D. P = Q · U

Answer: (A)

Spiegazione

En régime permanent, la puissance électrique est le produit de la tension par l’intensité : P = U·I. C’est une puissance, donc une énergie par unité de temps.

8. Comment définit-on le rendement d’une machine électrique ?

A. Puissance consommée divisée par puissance utile

B. Tension utile divisée par tension consommée

C. Courant utile divisé par courant consommé

D. Énergie utile divisée par énergie consommée

Answer: (D)

Spiegazione

Le rendement correspond à la part utile par rapport à ce qui est consommé : η = Putile/Pcons, ou encore Wutile/Wcons. Il est souvent exprimé en pourcentage.

9. Quelle relation relie la résistance d’un conducteur cylindrique à sa résistivité ?

A. R = L / (ρ · S)

B. R = ρ / (L · S)

C. R = ρ · L / S

D. R = ρ · S / L

Answer: (C)

Spiegazione

La résistance d’un conducteur cylindrique est donnée par R = ρ·L/S. Elle augmente donc avec la longueur et diminue quand la section augmente.

10. Que caractérise l’état supraconducteur sous la température critique ?

A. Une résistivité nulle et l’exclusion du champ magnétique

B. Une résistance très grande et une forte dissipation thermique

C. Une conductance nulle et une tension imposée nulle

D. Une augmentation continue de la résistivité avec la température

Answer: (A)

Spiegazione

Sous la température critique, un supraconducteur voit sa résistivité devenir nulle et expulse le champ magnétique, ce qui correspond à l’effet Meissner. Ce n’est donc pas une simple baisse de résistance.

11. Quelle expression donne l’énergie thermique dissipée par effet Joule dans une résistance parcourue par un courant pendant une durée t ?

A. W = R · U · t

B. W = U · t / I

C. W = U · I² · t

D. W = R · I² · t

Answer: (D)

Spiegazione

La loi de Joule relie l’énergie dissipée à la résistance, au carré de l’intensité et au temps : W = R · I² · t. Les autres expressions ne correspondent pas à la dépendance correcte en I et en R.

12. Dans une résistance pure, quelle relation donne la puissance dissipée sous forme thermique ?

A. P = R / I

B. P = U · t

C. P = U / I²

D. P = R · I²

Answer: (D)

Spiegazione

Pour un récepteur résistif pur, la puissance perdue par effet Joule vaut P = R · I². La relation P = U · I reste vraie, mais elle se réécrit ici en fonction de R et I.

13. Dans un groupement de résistances en série, comment s’écrit la résistance équivalente ?

A. R_eq = R1 × R2 × R3

B. 1/R_eq = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

C. R_eq = R1 − R2 + R3

D. R_eq = R1 + R2 + R3 + …

Answer: (D)

Spiegazione

En série, les résistances sont traversées par le même courant, donc on additionne leurs valeurs. La somme des inverses correspond au montage en parallèle, pas en série.

14. Quelle règle caractérise un groupement de résistances en parallèle ?

A. Les résistances sont traversées par le même courant

B. Les résistances s’additionnent directement

C. Les résistances ont la même tension à leurs bornes

D. La résistance équivalente est toujours plus grande que la plus grande résistance

Answer: (C)

Spiegazione

En parallèle, les dipôles ont la même différence de potentiel à leurs bornes. C’est pourquoi on additionne les conductances, c’est-à-dire les inverses des résistances.

15. Que dit la loi des nœuds de Kirchhoff ?

A. Le courant ne peut traverser qu’une seule branche

B. La somme des tensions dans un nœud est nulle

C. La somme des courants entrants dans un nœud égale la somme des courants sortants

D. La somme des résistances dans un nœud est constante

Answer: (C)

Spiegazione

La loi des nœuds exprime la conservation de la charge : ce qui entre dans un nœud doit ressortir. Les tensions se traitent avec la loi des mailles, pas avec la loi des nœuds.

16. Comment s’écrit la loi des mailles de Kirchhoff ?

A. La tension est toujours la même dans toute la maille

B. La résistance totale d’une maille est nulle

C. La somme des courants sur une maille est nulle

D. La somme algébrique des tensions sur une maille est nulle

Answer: (D)

Spiegazione

Dans une maille fermée, on additionne les tensions avec leur signe selon le sens de parcours, et la somme est nulle. Cette loi sert à écrire des équations de tension dans les circuits.

17. Dans l’équivalent de Thévenin vu par une charge, comment sont associés la tension Eth et la résistance Rth ?

A. En série

B. En dérivation avec la charge

C. En opposition directe sans résistance

D. En parallèle

Answer: (A)

Spiegazione

Le modèle de Thévenin remplace le réseau par une source de tension Eth en série avec une résistance Rth. Cette association permet ensuite de calculer simplement le courant dans la charge.

18. Pour déterminer la résistance de Thévenin Rth, quelle opération faut-il effectuer sur le réseau ?

A. Remplacer les éléments actifs par leur résistance interne puis calculer la résistance entre les bornes

B. Conserver la charge et mesurer le courant total

C. Débrancher la charge et mesurer uniquement la tension aux bornes

D. Ajouter une source idéale de tension aux bornes

Answer: (A)

Spiegazione

Rth se trouve en supprimant les sources actives du réseau et en les remplaçant par leur résistance interne, puis en calculant la résistance équivalente vue des bornes. La mesure de tension seule sert plutôt à trouver Eth.

19. Quelle relation décrit l’évolution de la tension d’un condensateur en charge dans un circuit RC alimenté par une source E ?

A. u(t) = C / t

B. u(t) = E · (1 − e^(−t/τ))

C. u(t) = R · I²

D. u(t) = E · e^(−t/τ)

Answer: (B)

Spiegazione

Lors de la charge, la tension aux bornes du condensateur croît progressivement vers E selon une loi exponentielle croissante. La constante de temps est τ = RC.

20. Quelle expression donne l’énergie stockée dans un condensateur chargé ?

A. W = C · U

B. W = U² / C

C. W = 1/2 · C · U²

D. W = 1/2 · R · I²

Answer: (C)

Spiegazione

L’énergie électrostatique accumulée dans un condensateur vaut W = 1/2 · C · U², ou encore 1/2 · Q · U. Elle dépend donc de la capacité et du carré de la tension.

21. Dans un circuit RL en phase d’établissement, quelle grandeur caractérise la rapidité avec laquelle le courant atteint sa valeur finale ?

A. La puissance dissipée P = R·I²

B. La résistance équivalente R + L

C. La capacité équivalente C = L/R

D. La constante de temps τ = L/R

Answer: (D)

Spiegazione

Dans un circuit RL, la rapidité du transitoire est fixée par la constante de temps τ = L/R. La résistance et l’inductance interviennent, mais ce n’est pas une capacité ni une puissance.

22. Quelle expression donne l’énergie stockée dans le champ magnétique d’une inductance parcourue par un courant I ?

A. W = R · I² · t

B. W = L / I

C. W = 1/2 · C · U²

D. W = 1/2 · L · I²

Answer: (D)

Spiegazione

L’énergie magnétique d’une inductance vaut W = 1/2 · L · I² tant qu’il n’y a pas saturation magnétique. L’expression avec C et U² concerne un condensateur, pas une bobine.