Séquence 5 • 3ème Prépa-Métiers (Cycle 4)

Circuits Électriques, Loi d'Ohm & Dipôles

Entraînement Autonome & Préparation DNB Pro

Fiche de Travaux Dirigés (TD)

8 Exercices gradués sur la loi d'Ohm $U = R \times I$, le multimètre, les lois série et dérivation.

8 Exercices d'application

1 Exercice 1 : Calcul Direct de Tension

★☆☆ (Formule U = R * I)

Un conducteur ohmique de résistance $R = 120\ \Omega$ est traversé par un courant d'intensité $I = 0{,}05\text{ A}$.
Calculer la tension $U$ à ses bornes en Volts.

2 Exercice 2 : Calcul de Résistance & Conversion mA

★☆☆ (Résistance R = U / I)

Une résistance électronique est alimentée sous une tension de $U = 9{,}0\text{ V}$. L'ampèremètre mesure $I = 150\text{ mA}$.
2.1. Convertir l'intensité $I$ en Ampères.
2.2. Calculer la résistance $R$ en Ohms.

3 Exercice 3 : Calcul d'Intensité de Secteur

★☆☆ (Intensité I = U / R)

Un radiateur d'appoint possède un élément chauffant de résistance $R = 46\ \Omega$ branché sur la prise secteur $U = 230\text{ V}$.
Calculer l'intensité $I$ du courant électrique traversant le radiateur.

4 Exercice 4 : Branchement des Multimètres

★★☆ (Branchements de mesure)

Un élève souhaite mesurer la tension aux bornes d'un résistor et le courant qui le traverse.
4.1. Quel appareil permet de mesurer la tension et comment se branche-t-il ?
4.2. Quel appareil permet de mesurer l'intensité et comment se branche-t-il ?
4.3. Que se passe-t-il si l'on branche un ampèremètre en dérivation par erreur ?

5 Exercice 5 : Exploitation d'une Caractéristique Graphique

★★☆ (Graphique U = f(I))

Le tracé de la caractéristique $U = f(I)$ d'un conducteur ohmique donne une droite passant par l'origine. Pour $I = 0{,}20\text{ A}$, on lit une tension $U = 6{,}0\text{ V}$.
5.1. Justifier que ce dipôle obéit à la loi d'Ohm.
5.2. Calculer sa résistance $R$.
5.3. Déterminer la tension $U$ lorsque le courant atteint $I = 0{,}35\text{ A}$.

6 Exercice 6 : Circuit en Série & Partage de Tension

★★☆ (Lois série)

Deux résistors $R_1 = 20\ \Omega$ et $R_2 = 30\ \Omega$ sont montés en série aux bornes d'un générateur $U_G = 15\text{ V}$.
6.1. Calculer la résistance totale équivalente $R_{\text{eq}} = R_1 + R_2$.
6.2. En déduire l'intensité $I$ circulant dans le circuit.
6.3. Calculer les tensions $U_1$ et $U_2$ aux bornes de chaque résistor. Vérifier que $U_1 + U_2 = U_G$.

7 Exercice 7 : Circuit en Dérivation & Loi des Nœuds

★★☆ (Lois dérivation)

Deux lampes $L_1$ et $L_2$ sont branchées en dérivation sur une batterie de $U = 12\text{ V}$. Les courants dans les deux branches sont $I_1 = 0{,}40\text{ A}$ et $I_2 = 0{,}60\text{ A}$.
7.1. Quelle est la tension aux bornes de chaque lampe ?
7.2. Calculer le courant total $I_{\text{totale}}$ débité par la batterie.
7.3. Calculer la résistance équivalente de chaque lampe ($R_1$ et $R_2$).

8 Exercice 8 : Phares Antibrouillard & Calibre de Fusible (Type Brevet)

★★★ (Synthèse Brevet)

Une automobile est équipée de 2 phares antibrouillard montés en dérivation sous la tension de batterie $U = 12\text{ V}$. Chaque phare présente une résistance interne $R = 2{,}4\ \Omega$.
8.1. Calculer le courant $I_1$ absorbé par un phare.
8.2. Calculer le courant total $I_{\text{totale}}$ fourni par la batterie pour les deux phares.
8.3. Parmi les fusibles de calibre $5\text{ A}$, $15\text{ A}$ et $30\text{ A}$, quel calibre doit-on choisir pour protéger au mieux la ligne ? Justifier.