Fiche de Travaux Dirigés (TD)
8 Exercices d'application gradués avec corrigés rédigés pas à pas.
1 Exercice 1 : Application Directe de la Loi d'Ohm & Conversion
★☆☆ (Application directe)Un conducteur ohmique de résistance $R = 470\,\Omega$ est traversé par un courant continu $I = 150\text{ mA}$.
1.1. Convertir l'intensité $I$ en Ampères (A).
1.2. Calculer la tension $U$ aux bornes de la résistance en Volts (V).
2 Exercice 2 : Calcul d'une Résistance Inconnue
★☆☆ (Calcul R)Dans un montage électrique, le voltmètre branché aux bornes d'une résistance inconnue $R$ indique $U = 9{,}0\text{ V}$ et l'ampèremètre en série mesure $I = 0{,}030\text{ A}$ ($30\text{ mA}$).
Calculer la valeur de la résistance $R$ en Ohms ($\Omega$).
3 Exercice 3 : Loi des Mailles dans un Circuit Série à 3 Lampes
★★☆ (Circuit Série)Un transformateur d'atelier délivre une tension $U_{gen} = 24\text{ V}$ dans une boucle unique contenant 3 lampes en série. La première lampe absorbe $U_1 = 6\text{ V}$ et la seconde $U_2 = 10\text{ V}$.
3.1. En appliquant la loi des mailles ($U_{gen} = U_1 + U_2 + U_3$), déterminer la tension $U_3$ aux bornes de la troisième lampe.
3.2. Si le courant débité est $I = 0{,}5\text{ A}$, quelle est l'intensité qui traverse la lampe 3 ?
4 Exercice 4 : Loi des Nœuds dans un Circuit en Dérivation
★★☆ (Circuit Dérivation)Un circuit comporte 3 récepteurs branchés en dérivation aux bornes d'un générateur $U_{gen} = 12\text{ V}$. Le générateur débite une intensité totale $I_{tot} = 3{,}2\text{ A}$. La première branche est traversée par $I_1 = 1{,}0\text{ A}$ et la seconde par $I_2 = 1{,}5\text{ A}$.
4.1. Déterminer la tension aux bornes du troisième récepteur.
4.2. En appliquant la loi des nœuds ($I_{tot} = I_1 + I_2 + I_3$), calculer l'intensité $I_3$ de la troisième branche.
5 Exercice 5 : Comparaison Résistance Équivalente (Série vs Dérivation)
★★☆ (Résistance équivalente)On dispose de deux résistances $R_1 = 20\,\Omega$ et $R_2 = 30\,\Omega$.
5.1. Calculer la résistance équivalente $R_{eq,serie}$ si elles sont montées en série.
5.2. Calculer la résistance équivalente $R_{eq,deriv}$ si elles sont montées en dérivation ($R_{eq} = \frac{R_1 \cdot R_2}{R_1 + R_2}$).
6 Exercice 6 : Dimensionnement d'un Fusible Moteur (Filière MVM)
★★★ (Sujet professionnel)Le moteur électrique de pompe de lave-glace automobile ($U = 12\text{ V}$) présente une résistance interne d'enroulement $R = 1{,}5\,\Omega$.
6.1. Calculer l'intensité du courant $I$ consommée par ce moteur sous $12\text{ V}$.
6.2. Le stock d'atelier contient des fusibles de $5\text{ A}$, $10\text{ A}$ et $15\text{ A}$. Lequel doit-on sélectionner ? Justifier.
7 Exercice 7 : Dépannage & Diagnostic d'un Circuit Ouvert
★★★ (Dépannage)Deux ampoules $L_1$ et $L_2$ sont branchées en série sous $U_{gen} = 12\text{ V}$. Le circuit ne fonctionne plus. Un technicien branche un voltmètre aux bornes de la lampe $L_1$ et lit $U_1 = 12\text{ V}$. Lorsqu'il le branche aux bornes de $L_2$, il lit $U_2 = 0\text{ V}$.
Identifier l'élément défectueux et expliquer pourquoi toute la tension $12\text{ V}$ se retrouve aux bornes de $L_1$.
8 Exercice 8 : Bilan d'un Circuit Mixte (Série & Dérivation)
★★★ (Synthèse mixte)Un circuit comprend une résistance $R_1 = 10\,\Omega$ en série avec un bloc parallèle formé de deux résistances identiques $R_2 = 20\,\Omega$ et $R_3 = 20\,\Omega$. Le tout est alimenté sous $U_{gen} = 12\text{ V}$.
8.1. Calculer la résistance équivalente $R_{23}$ du bloc en dérivation.
8.2. En déduire la résistance totale $R_{tot}$ du circuit.
8.3. Calculer l'intensité totale $I_{tot}$ débitée par le générateur.