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Dipoles passifs

Posted on: 3 October 2024
By: sbana

Exercice 1

Compléter les phrases suivantes.

On appelle $\ldots\ldots\ldots$ tout composant électrique possédant deux bornes de branchement ou de $\ldots\ldots\ldots.$

La tension mesurée par un voltmètre branché aux bornes d'un dipôle est nulle si le dipôle est dit $\ldots\ldots\ldots$

Le montage d'un rhéostat en $\ldots\ldots\ldots$ permet d'obtenir une tension de sortie réglable.

Un conducteur ohmique est caractérisé par sa $\ldots\ldots\ldots$ électrique s'exprimant en unité $\ldots\ldots\ldots$ symbole $(\ldots)$

La relation qui existe entre la tension aux bornes d'un conducteur ohmique et l'intensité du courant qui le traverse traduit la loi $\ldots\ldots\ldots$

Une diode à jonction (diode simple) montée en sens $\ldots\ldots\ldots$ n'est pas conductrice.

En revanche, elle devient $\ldots\ldots\ldots.$

quand on elle est montée en sens $\ldots\ldots\ldots.$

On appelle tension $\ldots\ldots\ldots$ d'une diode à jonction, la valeur $\ldots$ de la tension $U$ aux bornes de la diode à partir de laquelle elle devient conductrice.

Exercice 2

$Q.C.M$ : Choisir la (ou les) bonne$(s)$ réponse$(s).$

1. Un conducteur ohmique :

a. est un dipôle passif ;

b. est caractérisé par une grandeur appelée conductance ;

c. s'échauffe quand il est traversé par un courant électrique ;

d. est un dipôle dont la caractéristique est Linéaire.

2. Une lampe à incandescence est un dipôle :

a. passif ;

b. symétrique ;

c. dont la caractéristique est linéaire ;

3. Une varistance ou $VDR$ est un dipôle :

a. passif ;

b. symétrique ;

c. dont la caractéristique est linéaire ;

d. dont la résistance dépend de la tension à ses bornes ;

e. qui obéit à la loi d'$Ohm.$

4. Une diode simple est un dipôle

a. passif ;

b. symétrique ;

c. qui conduit dans un seul sens ;

d. dont la caractéristique est linéaire ;

e. qui obéit à la loi d'$Ohm.$

5. Une diode Zener est un dipôle

a. passif ;

b. symétrique ;

c. qui conduit dans un seul sens ;

d. dont la caractéristique est linéaire ;

e. qui se comporte comme une diode simple ;

f. qui obéit à la loi d'$ohm$

Exercice 3

Tensions et intensités

Soit le circuit de la figure suivante comprenant un générateur de tension $20\,V$ et cinq conducteurs ohmiques de résistances : $R_{1}=140\Omega$ ; $R_{2}=100\Omega$ ; $R_{3}=60\Omega$ ; $R_{4}=60\Omega$ ; $R_{5}=30\Omega$

1.Démontrer que la résistance du conducteur ohmique équivalent au dipôle $BD$ est $R'=60\Omega$

2. Dessiner le montage simplifié, constituée par la résistance $R_{1}$
et $R'$ et calculer la résistance du conducteur ohmique équivalent au dipôle $AD.$

3. Énoncer la loi d'$ohm$ et calculer l'intensité du courant débité par le générateur $G.$

4. Déterminer la tension $U_{BC}.$

5. Déterminer les intensités $I_{2}$ et $I_{3}.$

6. La loi des nœuds est-elle vérifiée ?

Justifier

Exercice 4

Un radiateur électrique porte les indications suivantes : $1500\,W-24\,0V$

1. Que signifient ces indications ?

2. L'appareil est alimenté sous la tension $U=24.\,V$

2.1. Calculer l'intensité $I$ du courant qui traverse la résistance $R$ du radiateur.

2.2. Déterminer la valeur de $R.$

3. L'appareil est alimenté sous la tension $U'=120\,V$

Quelle est la puissance $P'$ fournie au radiateur ?

On admet que la résistance $R$ est indépendante de la tension

Exercice 5

Soit le montage ci-contre d'un rhéostat :

1. Comment varie la tension de sortie du potentiomètre lorsqu'on déplace le curseur vers $A$ puis vers $B.$

2. En déduire un encadrement de $U_{s}$ $$U_{S}=\dfrac{R_{CB}}{R_{AB}}U_{\mathrm{e}}$$

3. Démontrer la relation suivante :

4. Que vaut $U_{S}$ Si $R_{AB}=2R_{CB}$ ?

5. Une lampe à incandescence de $(6V-0.5\,A)$ est branchée en dérivation aux bornes $C$ et $B.$

Donnée : $U_{\mathrm{e}}=12\,V$ ;

$R_{AB}=33\Omega$

5.1. Faire le schéma du circuit électrique ainsi constitué.

5.2. Sachant que la lampe fonctionne normalement, déterminer dans l'ordre :

5.2.1. L'intensité $I.$

5.2.2. La valeur de la tension $UAC.$

5.2.3. L'intensité du courant traversant la résistance $R_{CB}$

5.2.4. La valeur de $R_{CB}$

Exercice 6

1. Pour étudier un dipôle $D$, on réalise le montage ci-contre : $Rh$ est un rhéostat, $G$ une source de tension constante égale à $9\,V$

1.1 Par quel nom désigne-t-on le montage encadré en pointillé qui permet d'obtenir une source de tension variable à partir d'un générateur de tension constante ?

1.2. Placer dans ce dispositif un voltmètre permettant de mesurer la tension $uAB$ entre les bornes du dipôle $D$, et un ampèremètre
mesurant l'intensité $I$ du courant qui traverse $D.$

2. Avec ce dispositif, on réalise une série de mesures en relevant les valeurs prises par l'intensité $I$ et la tension $uAB$, pour différentes positions du curseur $C.$

Les résultats obtenus sont consignés dans le tableau ci-dessous

$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline U(V)&0&1&2&3&4&5&06&7&8&9&9.5&10.4&11&12\\ \hline &0&0.01&004&0.015&0.075&0.12&0.19&0.3&0.5&0.7&0.9&1&10.2&10.4\\ \hline \end{array}$

.1. Tracer la courbe caractéristique tension- intensité du dipôle $D$ sur un papier millimétré.

On prendra comme échelle : en abscisse $1\,cm$ pour $1\,V$ et en ordonnée, $1\,cm$ pour $100\,mA$

2.2. Ce dipôle est–il linéaire ou non linéaire ? Passif ou actif ?

Justifier sommairement les réponses données

Exercice 7

On considère le schéma ci-contre.

1. Dessiner le schéma du circuit où la diode est correctement insérée afin que la lampe puisse s'allumer.

2. Pour l'étude de cette diode, on réalise maintenant le circuit du schéma ci-desous

On a relevé pour chaque valeur de la tension $U_{AB}$ aux bornes de la diode, l'intensité $I$ du courant qui la traverse.

On a obtenu le tableau de valeurs suivant

$\begin{array}{|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|c|} \hline U_{AB}(V)&0&0.10&0.20&0.24&0.28&0.36&0.37&0.38&0.39&0.40\\ \hline I(mA)&0&0&5&10&20&90&140&195&245&300\\ \hline \end{array}$

3. Quel est le rôle du conducteur ohmique de résistance $R_{P}$?

4. Tracer, à l'aide du tableau ci-dessus, la caractéristique $I=f\left(U_{AB}\right)$ de la diode.

Échelles : abscisses : $2\,cm$ pour $0.1\,V$, ordonnées : $2\,cm$ pour $50\,mA.$

4.1. Noter sur la caractéristique les points $P$ et $Q$ d'abscisses respectives $0.36\,V$ et $0.40\,V$

Quelle est l'allure de la portion de caractéristique comprise entre ces points $P$ et $Q$ ?

4.2. Pour $0.36\,V\leq U\leq 0.40\,V$, on pose l'équation de sa caractéristique sous la forme : $I=aU+b$

Calculer, en unités S.I, les valeurs des coefficients $a$ et $b.$

4.3. On assimile la partie ascendante de la caractéristique à la droite $PQ$

Déterminer la tension de seuil $U_{S}$ de la diode

Exercice 8

Soit le montage ci-dessous.

2.1. Exprimer l'intensité I en fonction de $U_{\mathrm{e}}$ ; $R_{1}$ et $R_{2}.$

2.2. Exprimer la tension de sortie Us en fonction de $U_{\mathrm{e}}$ ; $R_{1}$ et $R_{2}$

2.3. Que vaut $U_{S}$ Si $R_{1}=R_{2}$ ?

En déduire le nom donné au montage ci-dessous.

Préciser son utilité.

2.4. Une lampe à incandescence de $(6V-0.5A)$ est branchée en dérivation aux bornes de la résistance $R_{2}$dont la valeur est inconnue. : $U_{\mathrm{e}}=15\,V$ ; $R_{1}=10\Omega$

2.4.1. Faire le schéma du circuit électrique ainsi constitué.

2.4.2. Sachant que la lampe fonctionne normalement, déterminer dans l'ordre :

4.2.2.1. La valeur de la tension $U_{AB.$

4.2.4.2. L'intensité $I.$

4.2.2.3. L'intensité du courant traversant la résistance $R_{2}.$

4.2.2.4. La valeur de $R_{2}.$

Exercice 9

La figure suivante représente la caractéristique d'une diode Zener $(Dz)$ idéale.

1. Schématiser le montage expérimental permettant de tracer cette caractéristique.

2. Déterminer la tension seuil $U_{S}$ et la tension Zener $U_{Z}$

3. On intègre $Dz$ dans le circuit ci-dessous. Dans quel sens la diode est-elle montée ?

4. L'intensité du courant qui traverse la la diode est $I_{z}=0.2\,A$

4.1. Quelles sont donc les valeurs des tensions $U_{KA}$, $U_{CD}$ et $U_{PN}$ ?

4.2. Déterminer les intensités des courants $I1$ ; I et $lz.$

5. On règle la tension $U_{PN}$ sur $2V.$

Déterminer les intensités des courants $lz$ ; $I1$ et $I.$

Exercice 10

La caractéristique tension-intensité d'un dipôle résistor est donnée par la courbe suivante :

1. Ce dipôle est-il symétrique ? Linéaire ? Passif ? Justifier.

2. Établir graphiquement la relation $U=f(I)$ entre la tension $U$ et l'intensité du courant $I.$

3.1. Que représente le coefficient de proportionnalité entre $U$ et $I$ ?