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Bases des circuits électriques et de l'électromagnétisme

Apprenez avec des QCM les bases des circuits électriques et de l'électromagnétisme sur lesquelles reposent les circuits électroniques : loi d'Ohm, lois de Kirchhoff, théorème de Thévenin, impédance et résonance en alternatif, régimes transitoires des circuits RC et RL, induction électromagnétique.

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Bases des circuits électriques et de l'électromagnétisme : points clés

Les bases des circuits électriques sont la loi d'Ohm et les lois de Kirchhoff, loi des nœuds et loi des mailles. Avec la résistance équivalente des montages en série et en parallèle, les diviseurs de tension et de courant, le théorème de Thévenin et le théorème de superposition, même un circuit complexe peut être remplacé par un circuit équivalent simple pour le calcul.

En alternatif, les réactances des bobines et des condensateurs varient avec la fréquence et créent un déphasage entre la tension et le courant. L'impédance, la résonance, le facteur de puissance, la constante de temps des régimes transitoires et, derrière eux, les lois du champ électrique, du champ magnétique et de l'induction électromagnétique sont le socle de tous les domaines qui touchent aux circuits électroniques, et pas seulement des semi-conducteurs.

Toutes les questions sur Bases des circuits électriques et de l'électromagnétisme (50)
  1. Quelle est la résistance équivalente de trois résistances de 100 Ω, 200 Ω et 300 Ω montées en série ?
  2. Quelle est la résistance équivalente d'une résistance de 6 Ω et d'une résistance de 3 Ω montées en parallèle ?
  3. Quel est l'énoncé correct de la loi des mailles de Kirchhoff (deuxième loi) ?
  4. Une tension continue de 10 V est appliquée aux bornes d'une résistance de 100 Ω. Quelle puissance est dissipée dans la résistance ?
  5. Quelle valeur est la plus proche de la valeur de crête (amplitude) d'une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace 100 V ?
  6. Quelle est la fréquence d'une tension alternative sinusoïdale dont la valeur instantanée s'écrit v = 10 sin(100πt) [V] ? (t en secondes)
  7. Lorsqu'on applique une tension alternative sinusoïdale à un condensateur idéal, quelle relation de phase entre le courant et la tension est correcte ?
  8. Dans un circuit alternatif, la puissance active vaut P [W] et la puissance apparente S [VA]. Quelle expression donne le facteur de puissance ?
  9. Quelle est la constante de temps d'un circuit RC formé d'une résistance R = 1 kΩ et d'un condensateur C = 10 µF en série ?
  10. On applique une tension continue E à un condensateur non chargé à travers une résistance R. Quel énoncé décrit correctement l'état du condensateur juste après l'application de la tension ?
  11. Comment varie l'intensité de la force électrostatique (force de Coulomb) entre deux charges ponctuelles dans le vide si l'on double la distance sans changer les charges ?
  12. Lorsqu'un courant continu circule dans un fil droit suffisamment long, quelle description de la forme et du sens du champ magnétique autour du fil est correcte ?
  13. Dans un condensateur plan, on double la surface des armatures et on divise par deux leur écartement. Par combien la capacité est-elle multipliée ? (Le diélectrique entre les armatures ne change pas.)
  14. On applique une tension alternative de 100 V (valeur efficace) au primaire d'un transformateur idéal dont l'enroulement primaire compte 1000 spires et l'enroulement secondaire 100 spires. Quelle est la tension au secondaire (valeur efficace) ?
  15. Lorsque le flux magnétique qui traverse une bobine varie, une force électromotrice apparaît dans la bobine (induction électromagnétique). Qu'est-ce qui détermine la valeur de cette force électromotrice induite ?
  16. Sur une alimentation continue de 12 V, on monte en série, dans cet ordre à partir de la borne positive, les résistances R1 = 2 kΩ et R2 = 1 kΩ (l'autre extrémité de R2 est reliée à la borne négative). Quelle est la tension aux bornes de R2 ? (Aucun courant n'est prélevé en sortie.)
  17. Une résistance de 10 Ω et une résistance de 20 Ω sont montées en parallèle, et l'ensemble est parcouru par un courant total de 3 A. Quel courant traverse la résistance de 20 Ω ?
  18. Les résistances R1 = 6 kΩ et R2 = 4 kΩ sont montées en série sur une source de tension continue de 10 V (résistance interne nulle), et les bornes de sortie sont prises aux bornes de R2. Quel est le générateur équivalent de Thévenin correct (tension équivalente Vth et résistance équivalente Rth) vu depuis les bornes de sortie ?
  19. Quel générateur équivalent de Norton (source de courant et résistance) est équivalent à une source de tension de force électromotrice 12 V et de résistance interne 4 Ω ?
  20. Une résistance de charge RL est branchée sur une source continue de force électromotrice 10 V et de résistance interne 50 Ω. Lorsqu'on fait varier RL, quelle est la puissance maximale dissipée dans la charge ?
  21. Une source de tension V1 de force électromotrice 10 V est reliée au nœud A par la résistance R1 = 10 Ω, une source de tension V2 de force électromotrice 5 V est reliée au même nœud A par la résistance R2 = 10 Ω, et une résistance R3 = 10 Ω est placée entre le nœud A et la masse. Les bornes négatives des deux sources sont reliées à la masse. Quelle est la tension du nœud A ?
  22. Sur une alimentation continue de 10 V, on monte en parallèle deux branches : R1 = 1 kΩ en série avec R2 = 1 kΩ, et R3 = 1 kΩ en série avec R4 = 1,5 kΩ (R1 et R3 du côté de la borne positive). Quelle est la valeur de la tension entre le point de jonction de R1 et R2 et celui de R3 et R4 ? (Le courant prélevé par la mesure est négligé.)
  23. Pour un fil de section circulaire, de même matériau et de même longueur, comment varie la résistance si l'on double le diamètre ? (Température identique.)
  24. Quelle valeur est la plus proche de la réactance d'un condensateur de 1 µF à la fréquence de 1 kHz ?
  25. Quelle est l'impédance (module) d'un circuit formé d'une résistance R = 30 Ω en série avec une bobine de réactance XL = 40 Ω ? (La résistance propre de la bobine est négligée.)
  26. Quelle valeur est la plus proche de la fréquence de résonance d'un circuit résonant série avec L = 1 mH et C = 10 nF ?
  27. Quel énoncé décrit correctement un circuit RLC série alimenté par une tension sinusoïdale à sa fréquence de résonance ?
  28. On applique une tension alternative sinusoïdale de valeur efficace 100 V à une résistance de 50 Ω. Quelle est la puissance moyenne dissipée dans la résistance ?
  29. Une charge alternative a une puissance active de 800 W et une puissance apparente de 1000 VA. Quelle est sa puissance réactive ? (Tension et courant sinusoïdaux.)
  30. Dans un système triphasé équilibré monté en étoile (Y), la tension simple (entre chaque phase et le neutre) vaut 100 V (valeur efficace). Quelle valeur est la plus proche de la tension composée (valeur efficace) ?
  31. Quelle méthode utilise-t-on généralement pour améliorer le facteur de puissance d'un circuit comprenant une charge inductive comme un moteur ?
  32. Quelle est la constante de temps d'un circuit RL formé d'une bobine d'inductance L = 10 mH et d'une résistance R = 100 Ω en série ?
  33. Une résistance R = 5 Ω et une bobine (résistance de l'enroulement négligeable) sont montées en série sur une source continue de force électromotrice 10 V, puis on ferme l'interrupteur. Quelle combinaison donne correctement le courant juste après la fermeture et au bout d'un temps suffisant ?
  34. Un condensateur chargé sous 10 V se décharge à travers une résistance. Quelle valeur est la plus proche de la tension du condensateur après une durée égale à la constante de temps τ ?
  35. Quelle énergie est stockée dans un condensateur de 10 µF chargé sous 10 V ?
  36. Quelle énergie est stockée dans une bobine d'inductance 2 mH parcourue par un courant continu de 3 A ?
  37. Un fil droit de 10 cm de long est placé perpendiculairement à un champ magnétique uniforme de densité de flux 0,5 T et parcouru par un courant de 2 A. Quelle est l'intensité de la force qui s'exerce sur le fil ?
  38. On applique une tension de 100 V entre deux électrodes planes parallèles écartées de 1 mm. Quelle est l'intensité du champ électrique entre les électrodes ? (On suppose le champ uniforme.)
  39. Dans l'air, un fil droit suffisamment long est parcouru par un courant de 10 A. Quelle valeur est la plus proche de la densité de flux magnétique en un point situé à 10 cm du fil ? (μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m ; la perméabilité de l'air est prise égale à μ0.)
  40. On approche le pôle nord d'un aimant droit d'une bobine dont les extrémités sont reliées pour former un circuit fermé. Quel énoncé décrit correctement le sens du courant induit dans la bobine ?
  41. Dans un diviseur de tension formé de deux résistances de 10 kΩ en série sur une alimentation continue de 10 V, on branche une résistance de charge de 10 kΩ en parallèle sur la résistance du bas (côté masse). Quelle valeur est la plus proche de la tension de sortie (aux bornes de la résistance du bas) ?
  42. Pour une charge triphasée équilibrée sous une tension composée de 200 V, avec un courant de ligne de 10 A et un facteur de puissance de 0,8, quelle valeur est la plus proche de la puissance active de la charge (total des trois phases) ?
  43. Quelle valeur est la plus proche de la bande passante (écart entre les deux fréquences auxquelles le courant tombe à 1/√2 de sa valeur à la résonance) d'un circuit résonant RLC série avec R = 10 Ω, L = 1 mH et C = 10 nF ?
  44. On applique une tension continue à un condensateur non chargé C = 10 µF à travers une résistance R = 10 kΩ. Quelle valeur est la plus proche du temps nécessaire pour que la tension du condensateur atteigne 50 % de sa valeur finale ?
  45. Un condensateur C non chargé est complètement chargé par une tension continue E à travers une résistance R. Quel énoncé donne correctement l'énergie dissipée dans la résistance pendant la charge ?
  46. Une bobine et une résistance de 10 Ω sont montées en série sur une source continue de force électromotrice 10 V, et une résistance de 100 Ω est branchée en parallèle sur la bobine. Au bout d'un temps suffisant, un interrupteur déconnecte la source et la résistance de 10 Ω. Quelle est la valeur de la tension qui apparaît aux bornes de la résistance de 100 Ω juste après la déconnexion ? (La résistance de l'enroulement de la bobine est négligée.)
  47. Un condensateur plan chargé est déconnecté de sa source, puis l'espace entre ses armatures (de l'air, de permittivité relative prise égale à 1) est entièrement rempli d'un diélectrique de permittivité relative εr. Comment varient la tension entre les armatures et l'énergie stockée ?
  48. Deux bobines d'inductances propres L1 = 4 mH et L2 = 9 mH sont couplées magnétiquement avec un coefficient de couplage k = 0,5. Quelle est l'inductance mutuelle M ?
  49. Une charge résistive de 8 Ω est branchée au secondaire d'un transformateur idéal de rapport de spires N1:N2 = 10:1. Quelle impédance voit-on depuis le primaire ?
  50. Un solénoïde de 0,5 m de long, de 1 cm de rayon et de 500 spires (considéré comme suffisamment long) est parcouru par un courant de 2 A. Quelle valeur est la plus proche de la densité de flux magnétique à l'intérieur, près du centre ? (Dans le vide, μ0 = 4π×10⁻⁷ H/m.)

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