Lycée · 1ʳᵉ · Spécialité Physique-Chimie
Circuits électriques et signaux
Dipôles, lois des circuits, signaux périodiques — programme de Spécialité Physique-Chimie 1re (Ondes et signaux)
À propos de cette page
Choisis ton niveau. Questions et réponses mélangées à chaque partie. Bonne chance !
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile — 12 questions
Quel est le rôle d'un générateur dans un circuit ?
- A. Consommer de l'énergie électrique
- B. Fournir de l'énergie électrique
- C. Mesurer la tension
- D. Bloquer le courant
Réponse
B. Fournir de l'énergie électrique — Un générateur (pile, batterie) fournit l'énergie électrique au circuit.
Comment se branche un voltmètre ?
- A. En série avec le dipôle
- B. En dérivation avec le dipôle
- C. Entre le noeud et la terre
- D. Après l'ampèremètre
Réponse
B. En dérivation avec le dipôle — Le voltmètre mesure une tension : il se branche en dérivation (en parallèle) avec le dipôle.
Comment se branche un ampèremètre ?
- A. En dérivation
- B. En série
- C. N'importe comment
- D. Entre deux noeuds
Réponse
B. En série — L'ampèremètre mesure l'intensité : il se branche en série dans le circuit.
L'unité de la résistance est :
- A. Le volt (V)
- B. L'ampère (A)
- C. L'ohm (Ω)
- D. Le watt (W)
Réponse
C. L'ohm (Ω) — La résistance se mesure en ohms (Ω).
La loi d'Ohm s'écrit :
- A. $U = R / I$
- B. $U = R \times I$
- C. $I = U \times R$
- D. $R = U \times I$
Réponse
B. $U = R \times I$ — La loi d'Ohm est U = R × I, avec U en V, R en Ω et I en A.
Qu'appelle-t-on la période d'un signal ?
- A. Le nombre de cycles par seconde
- B. La valeur maximale du signal
- C. La durée d'un cycle complet
- D. La demi-amplitude du signal
Réponse
C. La durée d'un cycle complet — La période T est la durée d'un cycle complet, exprimée en secondes.
L'unité de la fréquence est :
- A. La seconde (s)
- B. Le hertz (Hz)
- C. L'ampère (A)
- D. Le volt (V)
Réponse
B. Le hertz (Hz) — La fréquence se mesure en hertz (Hz). 1 Hz = 1 cycle par seconde.
Si $T = 0{,}01\,\text{s}$, alors $f = $ ?
- A. 10 Hz
- B. 100 Hz
- C. 1000 Hz
- D. 0,01 Hz
Réponse
B. 100 Hz — f = 1/T = 1/0,01 = 100 Hz.
L'axe horizontal d'un oscilloscope représente :
- A. La tension
- B. Le courant
- C. Le temps
- D. La fréquence
Réponse
C. Le temps — L'oscilloscope affiche la tension (axe vertical) en fonction du temps (axe horizontal).
Pour deux résistances égales $R$ en série, la résistance équivalente est :
- A. $R/2$
- B. $R$
- C. $2R$
- D. $R^2$
Réponse
C. $2R$ — En série : R_éq = R + R = 2R.
Quel appareil affiche la tension en fonction du temps ?
- A. Le voltmètre
- B. L'ampèremètre
- C. L'oscilloscope
- D. Le multimètre
Réponse
C. L'oscilloscope — L'oscilloscope permet de visualiser l'évolution temporelle d'un signal électrique.
L'unité de la puissance électrique est :
- A. Le joule (J)
- B. Le watt (W)
- C. Le volt (V)
- D. L'ohm (Ω)
Réponse
B. Le watt (W) — La puissance électrique se mesure en watts (W). P = U × I.
Niveau moyen — 12 questions
Deux résistances $R_1 = 60\,\Omega$ et $R_2 = 40\,\Omega$ sont en dérivation. La résistance équivalente vaut :
- A. 100 Ω
- B. 24 Ω
- C. 50 Ω
- D. 20 Ω
Réponse
B. 24 Ω — 1/R_éq = 1/60 + 1/40 = 5/120, R_éq = 24 Ω.
Dans un circuit série $E = 10\,\text{V}$, $R_1 = 30\,\Omega$ et $R_2 = 20\,\Omega$, l'intensité vaut :
- A. 0,5 A
- B. 0,2 A
- C. 2 A
- D. 5 A
Réponse
B. 0,2 A — R_éq = 50 Ω, I = 10/50 = 0,2 A.
La loi des noeuds stipule que :
- A. La somme des tensions est nulle dans une maille
- B. La somme algébrique des intensités en un noeud est nulle
- C. L'intensité est constante en dérivation
- D. La tension est la même en série
Réponse
B. La somme algébrique des intensités en un noeud est nulle — La loi des noeuds dit que la somme algébrique des intensités en un noeud est nulle.
Un signal sinusoïdal a une amplitude $U_m = 14\,\text{V}$. Sa valeur efficace est approximativement :
- A. 14 V
- B. 7 V
- C. 28 V
- D. 9,9 V
Réponse
D. 9,9 V — U_eff = U_m/sqrt(2) = 14/1,414 ≈ 9,9 V.
La puissance dissipée dans une résistance de $100\,\Omega$ traversée par $I = 0{,}3\,\text{A}$ est :
- A. 30 W
- B. 9 W
- C. 3 W
- D. 0,9 W
Réponse
B. 9 W — P = RI² = 100 × 0,09 = 9 W.
Sur un oscilloscope, un cycle occupe 4 divisions et la base de temps est $10\,\text{ms/div}$. La fréquence est :
- A. 25 Hz
- B. 40 Hz
- C. 400 Hz
- D. 2,5 Hz
Réponse
A. 25 Hz — T = 4 × 10 ms = 40 ms ; f = 1/0,04 = 25 Hz.
L'énergie consommée par un appareil de $1500\,\text{W}$ pendant $2\,\text{h}$ est :
- A. 3 kWh
- B. 750 kWh
- C. 1500 kWh
- D. 0,75 kWh
Réponse
A. 3 kWh — W = P × t = 1500 W × 2 h = 3000 Wh = 3 kWh.
Dans un circuit en dérivation, quelle grandeur est la même pour toutes les branches ?
- A. L'intensité
- B. La puissance
- C. La tension
- D. La résistance
Réponse
C. La tension — En dérivation, toutes les branches sont soumises à la même tension.
La tension crête-à-crête d'un signal d'amplitude $U_m = 5\,\text{V}$ vaut :
- A. 5 V
- B. 2,5 V
- C. 10 V
- D. 7,07 V
Réponse
C. 10 V — La tension crête-à-crête est U_cc = 2 U_m = 10 V.
Un générateur $E = 6\,\text{V}$, résistance interne $r = 10\,\Omega$, alimente $R = 200\,\Omega$ en série. L'intensité est environ :
- A. 29 mA
- B. 30 mA
- C. 3 mA
- D. 300 mA
Réponse
A. 29 mA — I = E/(R+r) = 6/210 ≈ 0,0286 A = 28,6 mA ≈ 29 mA.
Le secteur français délivre une tension efficace de 230 V à une fréquence de :
- A. 60 Hz
- B. 50 Hz
- C. 100 Hz
- D. 1000 Hz
Réponse
B. 50 Hz — En France, la fréquence du réseau est 50 Hz.
La loi des mailles permet de :
- A. Calculer la résistance d'un noeud
- B. Relier les tensions dans une boucle de circuit
- C. Mesurer l'intensité dans une branche
- D. Déterminer la puissance d'un générateur
Réponse
B. Relier les tensions dans une boucle de circuit — La loi des mailles dit que la somme algébrique des tensions dans une maille fermée est nulle.
Niveau difficile — 12 questions
Circuit : $E = 20\,\text{V}$, $R_1 = 80\,\Omega$ en série avec ($R_2 = R_3 = 120\,\Omega$ en dérivation). L'intensité fournie par le générateur est :
- A. 0,143 A
- B. 0,25 A
- C. 0,4 A
- D. 0,05 A
Réponse
A. 0,143 A — R_23 = 60 Ω, R_tot = 140 Ω, I = 20/140 ≈ 0,143 A.
Un signal de valeur efficace $U_{\text{eff}} = 100\,\text{V}$ et de fréquence $f = 1\,\text{kHz}$. Son équation temporelle est :
- A. $u(t)=100\sin(1000t)$
- B. $u(t)=100\sqrt{2}\sin(2000\pi t)$
- C. $u(t)=100\sin(2000\pi t)$
- D. $u(t)=141\cos(1000t)$
Réponse
B. $u(t)=100\sqrt{2}\sin(2000\pi t)$ — U_m = 100sqrt(2) ≈ 141 V et l'équation est u(t) = 100sqrt(2) sin(2pi × 1000 × t) = 100sqrt(2) sin(2000πt).
On double la résistance d'une branche dans un circuit en dérivation. L'intensité dans cette branche :
- A. Double
- B. Est divisée par deux
- C. Reste constante
- D. Quadruple
Réponse
B. Est divisée par deux — La tension aux bornes de chaque branche en dérivation est fixée. Si R double, I = U/R est divisée par deux.
Pour maximiser la puissance transférée à une résistance de charge $R_c$ (générateur de résistance interne $r$), il faut :
- A. $R_c \gg r$
- B. $R_c = r$
- C. $R_c = 0$
- D. $R_c \ll r$
Réponse
B. $R_c = r$ — Le théorème d'adaptation de puissance : P_max est atteint quand R_c = r.
Si on triple la fréquence d'un signal sinusoïdal, la période :
- A. Triple
- B. Est divisée par 3
- C. Reste inchangée
- D. Est divisée par 9
Réponse
B. Est divisée par 3 — T = 1/f. Si f triple, T = 1/(3f) est divisée par 3.
Un oscilloscope affiche 3 divisions pour la hauteur crête-à-crête, sensibilité $2\,\text{V/div}$. L'amplitude $U_m$ est :
- A. 3 V
- B. 6 V
- C. 1,5 V
- D. 12 V
Réponse
A. 3 V — U_cc = 3 × 2 = 6 V. U_m = U_cc/2 = 3 V.
Un conducteur résistif dissipe une puissance $P$ sous tension $U$. Si on double la tension (à résistance constante), la puissance devient :
- A. $2P$
- B. $P/2$
- C. $4P$
- D. $P$
Réponse
C. $4P$ — P = U²/R. Si U double, P = (2U)²/R = 4P.
Dans un circuit série $E$, $R_1$, $R_2$, si on court-circuite $R_2$, l'intensité dans le circuit :
- A. Diminue
- B. Reste la même
- C. Augmente
- D. Devient nulle
Réponse
C. Augmente — Court-circuiter R_2 supprime sa résistance. R_éq = R_1 < R_1+R_2, donc I = E/R_1 > E/(R_1+R_2). L'intensité augmente.
Quelle est la valeur efficace d'un signal carré symétrique d'amplitude $A$ (+A et -A) ?
- A. $A/\sqrt{2}$
- B. $A/2$
- C. $A$
- D. $A\sqrt{2}$
Réponse
C. $A$ — Pour un signal carré symétrique, la valeur efficace est égale à l'amplitude A (contrairement au sinusoïde).
La résistance interne d'un voltmètre idéal est :
- A. Nulle
- B. Infinie
- C. Égale à la résistance mesurée
- D. 100 Ω
Réponse
B. Infinie — Un voltmètre idéal a une résistance infinie pour ne prélever aucun courant du circuit.
Deux générateurs identiques (f.é.m. $E$, résistance interne $r$) montés en série. La f.é.m. totale et la résistance interne totale valent :
- A. $E$ et $2r$
- B. $2E$ et $r/2$
- C. $2E$ et $2r$
- D. $E/2$ et $r$
Réponse
C. $2E$ et $2r$ — En série : les f.é.m. s'additionnent (E_tot = 2E) et les résistances internes aussi (r_tot = 2r).
Quel phénomène justifie l'utilisation de la valeur efficace pour caractériser l'effet thermique d'un signal alternatif ?
- A. Le signal alternatif produit une tension constante
- B. La valeur efficace représente la valeur maximale
- C. La valeur efficace correspond à la tension continue qui produirait la même puissance dissipée dans une résistance
- D. La fréquence n'influence pas la chaleur produite
Réponse
C. La valeur efficace correspond à la tension continue qui produirait la même puissance dissipée dans une résistance — U_eff est définie comme la tension continue produisant la même puissance moyenne P = U_eff²/R dans une résistance.
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