63 exercices pour t'entraîner sur Le circuit électrique en 5ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Pour qu'une lampe brille quand on la branche à une pile, le circuit doit former :
B
Un circuit électrique est une boucle fermée reliant les deux bornes du générateur en passant par le récepteur. C'est seulement quand cette boucle est complète que le courant peut circuler et faire briller la lampe.
Si tu as répondu C, rappelle-toi qu'un seul fil ne suffit jamais : il faut au moins deux liaisons pour former la boucle d'aller et de retour.
Dans un circuit, quel composant fournit le courant électrique ?
C
Le générateur, dont la pile est l'exemple le plus courant, est le composant qui fournit le courant : c'est le cœur du circuit. La lampe et le moteur sont des récepteurs qui utilisent ce courant.
Si tu as répondu A, attention : la lampe ne fournit rien, elle consomme l'énergie du courant pour briller.
Parmi ces composants, lequel est un récepteur (il utilise le courant pour faire quelque chose) ?
C
Le moteur est un récepteur : il transforme l'électricité reçue en mouvement de rotation. La lampe est un autre récepteur, qui transforme l'électricité en lumière.
Si tu as répondu A, souviens-toi que la pile est un générateur : elle fournit le courant, elle ne le consomme pas.
À quoi sert un interrupteur dans un circuit ?
B
L'interrupteur est la commande du circuit : fermé, il rétablit la boucle et laisse passer le courant ; ouvert, il coupe la boucle et arrête le courant. C'est comme une porte sur le chemin du courant.
Si tu as répondu A, tu confonds avec le générateur, qui est le seul composant à fournir le courant.
Quand l'interrupteur est fermé dans un circuit simple, la lampe :
A
Interrupteur fermé signifie boucle complète : le courant passe et la lampe s'allume. C'est exactement ce qui se produit quand Amine appuie sur l'interrupteur de sa lampe de chevet.
Si tu as répondu B, tu as inversé : c'est lorsque l'interrupteur est ouvert que la lampe reste éteinte.
Dans un circuit ouvert (la boucle est interrompue quelque part), la lampe :
C
Si la boucle est interrompue, aucun courant ne circule, donc la lampe reste éteinte. Un circuit ouvert peut venir d'un interrupteur ouvert, d'un fil débranché ou d'un filament cassé.
Si tu as répondu B, rappelle-toi qu'un circuit n'est pas « à moitié fermé » : soit la boucle est complète et le courant passe, soit elle est coupée et rien ne passe.
Combien de bornes distinctes possède une pile ?
2
Une pile possède deux bornes distinctes : la borne + (positive) et la borne − (négative). La boucle utile du circuit relie l'une à l'autre en passant par le récepteur.
Si tu as répondu 1, rappelle-toi qu'il faut deux bornes différentes pour que le courant ait un chemin d'aller et un chemin de retour.
Quel est le symbole normalisé de la lampe ?
A
La lampe se représente par un cercle barré d'une croix. C'est un symbole universel : il est le même partout dans le monde, quelle que soit la forme réelle de la lampe.
Si tu as répondu D, c'est le symbole du moteur (cercle avec un M). Si tu as répondu C, c'est celui de la pile.
Le symbole normalisé de la pile est formé de deux traits parallèles. Que représentent ces deux traits ?
B
Le symbole de la pile est fait d'un trait long, qui représente la borne +, et d'un trait court, qui représente la borne −. C'est ainsi qu'on repère le sens des bornes sur un schéma.
Si tu as répondu A, attention : les fils se dessinent par de simples traits reliant les composants, pas par les deux traits de la pile.
Quel symbole normalisé représente un moteur ?
C
Le moteur se représente par un cercle contenant la lettre M. Il transforme le courant en mouvement de rotation.
Si tu as répondu A, c'est le symbole de la lampe (cercle barré d'une croix). Si tu as répondu D, c'est celui d'un interrupteur ouvert.
Par convention, dans quel sens circule le courant à l'extérieur du générateur ?
B
Par convention, le courant circule de la borne + vers la borne − à l'extérieur du générateur, en passant par les récepteurs. C'est le sens conventionnel, celui qu'on dessine par une flèche sur un schéma.
Si tu as répondu A, attention : c'est le sens de déplacement réel des électrons, mais ce n'est pas le sens conventionnel du courant qu'on utilise au collège.
Que se passe-t-il si on relie directement les deux bornes d'une pile par un simple fil, sans récepteur ?
C
Relier les deux bornes par un fil seul, sans récepteur, crée un court-circuit : le courant devient très intense, les fils et la pile chauffent fortement, avec un risque d'incendie ou de brûlure. Il ne faut jamais le faire.
Si tu as répondu A, c'est l'erreur classique : un court-circuit est au contraire dangereux, justement parce qu'aucun récepteur ne limite le courant.
« Un seul fil entre la pile et la lampe suffit pour allumer la lampe. »
B
C'est faux : une lampe a deux bornes, une pile aussi. Il faut deux liaisons pour former une boucle fermée. Avec un seul fil, aucune boucle ne se forme et le courant ne peut pas circuler.
Si tu as répondu Vrai, retiens qu'il faut toujours un chemin d'aller et un chemin de retour : un seul fil ne suffit jamais.
« Une lampe dont le filament est cassé ouvre le circuit, même si l'interrupteur est fermé. »
A
C'est vrai : une lampe grillée, dont le filament est cassé, interrompt la boucle. Le circuit est alors ouvert et aucun courant ne circule, même si l'interrupteur est bien fermé.
Si tu as répondu Faux, rappelle-toi qu'une coupure n'importe où dans la boucle ouvre le circuit, pas seulement au niveau de l'interrupteur.
« Un schéma électrique doit dessiner chaque composant tel qu'il est réellement, avec sa vraie forme. »
B
C'est faux : un schéma électrique n'imite pas la réalité. Il utilise les symboles normalisés, identiques dans le monde entier. Une lampe se dessine toujours par un cercle barré d'une croix, quelle que soit sa forme réelle.
Si tu as répondu Vrai, c'est l'erreur de Salma, qui voulait dessiner sa lampe avec son abat-jour : ce n'est pas un schéma.
« Dans un circuit en série, le courant se consomme en traversant la lampe : il en reste moins après. »
B
C'est faux : dans un circuit en série, le courant a la même intensité partout, autant avant la lampe qu'après. La lampe utilise l'énergie du courant pour briller, mais elle ne fait pas disparaître le courant lui-même.
Si tu as répondu Vrai, c'est l'idée fausse très répandue du courant qui « s'use ». Le courant ne se consomme pas en route.
« Les symboles normalisés des composants électriques sont les mêmes dans le monde entier. »
A
C'est vrai : les symboles normalisés sont conventionnels et identiques partout. C'est tout l'intérêt d'un schéma : n'importe quel élève du monde peut reconstruire le circuit réel à partir du seul dessin.
Si tu as répondu Faux, rappelle-toi que « normalisé » veut justement dire « fixé par une norme commune », donc universel.
Un circuit est décrit ainsi : une pile, un interrupteur et une lampe reliés par des fils. Sans compter les fils de connexion, combien de composants ce circuit contient-il ?
3
On compte la pile, l'interrupteur et la lampe, soit 3 composants. L'énoncé précise bien qu'on ne compte pas les fils de connexion.
Si tu as répondu 4 ou plus, tu as sans doute compté les fils, alors que l'énoncé demande de les exclure.
Sur un schéma électrique propre, comment trace-t-on les fils de connexion ?
B
Sur un schéma propre, les fils sont tracés à angle droit, c'est-à-dire en traits horizontaux ou verticaux. Cela rend le schéma clair et lisible.
Si tu as répondu D, attention : les fils sont indispensables au schéma, ils relient les symboles et représentent la boucle du circuit.
Amine a branché une pile et une lampe avec deux fils, mais la lampe reste éteinte. Il vérifie : les deux fils sont reliés à la même borne (+) de la pile. Explique pourquoi la lampe ne s'allume pas, et ce qu'Amine doit faire.
La lampe reste éteinte parce qu'aucune boucle utile n'est fermée. Les deux fils partent de la même borne (+) de la pile, donc le courant n'a pas de chemin qui relie la borne + à la borne − en passant par la lampe : la boucle n'est pas complète. Amine doit déplacer l'un des deux fils sur la borne − de la pile, afin que la boucle relie bien les deux bornes distinctes à travers la lampe.
Cet exercice illustre le piège de la pile à deux bornes : une pile a une borne + et une borne −, et la boucle utile relie l'une à l'autre. Relier les deux fils à la même borne ne ferme aucune boucle à travers le récepteur.
Retiens le réflexe : pour qu'une lampe brille, il faut toujours partir d'une borne et revenir à l'autre. Tu approfondiras ces branchements au chapitre suivant, « Circuits en série et en dérivation ».
Pourquoi faut-il une boucle fermée pour qu'une lampe brille ?
La guirlande de Yasmine, dont les ampoules sont sur une seule boucle, s'éteint quand un seul fil se débranche. Pourquoi toutes les ampoules s'éteignent-elles à la fois ?
Sur un schéma, l'interrupteur est dessiné avec son trait relevé, laissant une coupure visible. Dans quel état est le circuit ?
Pourquoi un court-circuit provoque-t-il un courant très intense et un fort échauffement ?
Dans un circuit en série, on compare l'intensité du courant juste avant la lampe et juste après. Que peut-on dire ?
Le sens conventionnel du courant va de + vers −. Dans quel sens se déplacent réellement les électrons dans les fils ?
Dans un circuit, l'interrupteur est fermé mais la lampe ne brille pas. Quelle cause est possible ?
Pourquoi préfère-t-on un schéma normalisé à un dessin réaliste du circuit ?
Karim relie les deux fils de sa lampe à la borne + de la pile. La lampe ne s'allume pas. Pourquoi ?
Une lampe et un moteur sont des récepteurs. Qu'ont-ils en commun ?
« Dans un circuit en série, la lampe consomme une partie du courant, donc l'intensité est plus faible après elle qu'avant. »
« Relier les deux bornes d'une pile par un simple fil est une bonne manière de tester si la pile fonctionne, sans aucun risque. »
« Une coupure n'importe où dans la boucle (et pas seulement à l'interrupteur) suffit à éteindre la lampe. »
« Le sens conventionnel du courant va de la borne + vers la borne −, à l'extérieur du générateur. »
« Sur un schéma électrique, un fil de connexion se représente par un simple trait. »
On décrit quatre montages, chacun avec une pile et une lampe : (1) interrupteur fermé, tous les fils branchés ; (2) interrupteur ouvert ; (3) un fil débranché ; (4) interrupteur fermé, tous les fils branchés. Combien de ces montages forment un circuit fermé (lampe allumée) ?
Un circuit contient les composants suivants : une pile, deux lampes, un interrupteur et un moteur. Combien de ces composants sont des récepteurs ?
Salma lit un schéma et voit un cercle contenant la lettre M. Elle affirme : « C'est une lampe. » A-t-elle raison ? Justifie en donnant le bon symbole de la lampe.
Amine a un circuit avec interrupteur fermé et tous les fils branchés, mais la lampe ne brille pas. Le filament est intact. Quelle est la cause la plus probable ?
Comment se distingue, sur un schéma, l'interrupteur fermé de l'interrupteur ouvert ?
Salma branche un seul fil entre une borne de la pile et la lampe, puis affirme : « Ça suffit, la lampe va briller. » A-t-elle raison ?
Karim affirme : « La lampe brille parce qu'elle mange une partie du courant, donc il en reste moins juste après elle. » Que faut-il lui répondre ?
Salma raisonne ainsi : « Le courant va de + vers −, donc les électrons vont eux aussi de + vers −, dans le même sens. » A-t-elle raison ?
Karim affirme : « Dans mon circuit en série, le courant entre dans la lampe puis ressort affaibli, parce que la lampe en a consommé une partie pour briller. » A-t-il raison ? Justifie en distinguant ce qui est conservé et ce qui est consommé.
Yasmine veut câbler une lampe de chevet avec une pile, deux fils et un interrupteur. Décris, étape par étape, comment relier les composants pour que l'interrupteur commande bien la lampe, puis explique ce qui se passe quand elle ouvre l'interrupteur.
Salma rend un « schéma » où elle a dessiné sa lampe avec son abat-jour, la pile en forme de cylindre dessiné en perspective, et les fils tortillés comme ils pendent vraiment. Le professeur dit que ce n'est pas un schéma électrique. Explique pourquoi et dis ce que Salma aurait dû faire.
Amine relie directement les deux bornes de sa pile par un simple fil, « juste pour voir ». Le fil devient brûlant en quelques secondes et la pile se vide. Explique avec précision pourquoi, et dis ce qu'il aurait fallu faire à la place.
Karim a appris que les électrons se déplacent de la borne − vers la borne +. Il en conclut : « Donc sur mon schéma, je dois dessiner la flèche du courant de − vers +. » A-t-il raison ? Explique la différence entre le sens conventionnel et le déplacement réel des électrons.
La guirlande de Yasmine, dont toutes les ampoules sont sur une seule boucle, s'éteint d'un coup : toutes les ampoules en même temps. Yasmine pense d'abord que toutes les ampoules ont grillé simultanément. Propose une explication plus probable et dis comment le vérifier.
Salma branche les deux fils de sa lampe sur la borne − de la pile et laisse la borne + libre. La lampe ne s'allume pas. Explique pourquoi, en t'appuyant sur la notion de boucle et de bornes distinctes.
Amine a monté un circuit pile-interrupteur-lampe. L'interrupteur est fermé, mais la lampe ne brille pas. Propose une démarche méthodique pour trouver la panne, en citant au moins trois causes possibles.
On te demande de décrire le schéma normalisé d'un circuit contenant une pile, un interrupteur fermé, une lampe et un moteur, tous reliés sur une seule boucle. Indique l'ordre des symboles et la règle de tracé des fils.
Pourquoi un circuit contenant une lampe entre les deux bornes de la pile n'est-il PAS un court-circuit, alors qu'un simple fil entre les bornes en est un ?
« Dans un circuit en série avec deux lampes, le courant qui sort de la pile est plus fort que celui qui y revient, car les deux lampes en ont consommé. »
« Si on relie directement les deux bornes d'une lampe par un fil supplémentaire, le courant passe surtout par ce fil et la lampe peut ne plus briller : c'est un court-circuit de la lampe. »
« Dans un circuit où plusieurs lampes sont sur une seule boucle, il suffit qu'une seule lampe grille pour que toutes les autres s'éteignent. »
« Sur un schéma de collège, la flèche du sens conventionnel du courant part de la borne + du générateur, à l'extérieur de celui-ci. »
« Un interrupteur commande la lampe quelle que soit sa position dans le montage, même s'il n'est pas sur la boucle qui relie la pile à la lampe. »
On présente cinq montages, chacun formé d'une pile et d'une lampe : (1) boucle complète, interrupteur fermé ; (2) un fil relié deux fois à la borne + ; (3) filament de la lampe cassé ; (4) boucle complète, interrupteur fermé, pile neuve ; (5) interrupteur ouvert. Dans combien de ces montages la lampe est-elle allumée ?
Une lampe brille dans un circuit en série. Qu'est-ce qui est « consommé » par la lampe, et qu'est-ce qui reste le même partout dans la boucle ?
Sur un schéma, on voit un rectangle inséré dans la boucle. De quel composant s'agit-il, et que peut-on dire de son symbole ?
Yasmine veut vérifier deux choses sur son circuit pile-interrupteur-lampe : d'abord que l'interrupteur commande bien la lampe, ensuite que la pile fonctionne. Décris les deux tests qu'elle réalise et ce qu'elle observe dans chaque cas.
Karim dessine un schéma : une pile, une lampe et un interrupteur, mais il « oublie » de relier l'interrupteur à la lampe — il laisse un trait qui s'arrête dans le vide. Il affirme que son circuit allumera quand même la lampe. A-t-il raison ? Explique et corrige.