5.1 Si la puissance maximale que peut dissiper sans danger une résistance de 10 kΩ est de 2 W, quelle tension maximale peut-elle supporter à ses bornes?
5.2 Quelle puissance peut dissiper sans danger une résistance de 20 kΩ pour qu'elle puisse supporter 300 V à ses bornes?
5.3 Les spécifications d'une lampe incandescente sont 100 V / 500 W; elles s'appliquent quand son filament est chaud. Si sa résistance est dix fois plus petite quand son filament est froid, quelle puissance consomme-t-elle alors?
5.4 Les spécifications d'une chaufferette électrique sont 100 V / 2 kW.
a) Quel courant circule normalement dans l'élément chauffant?
b) Quelle en est alors la résistance?
5.5 La chaufferette du problème précédent est munie d'un relais thermique. Celui-ci est ajusté pour que la chaufferette produise en moyenne une puissance thermique de 1,5 kW. Pendant quelle proportion du cycle l'élément chauffant consomme-t-il du courant?
5.6 Une résistance est placée en série avec la chaufferette du problème précédent et une source de tension de 100 V pour que la chaufferette consomme constamment 1,5 kW.
a) Quelle puissance électrique la source de tension fournit-elle alors?
b) Quelle est alors la puissance thermique dégagée dans la pièce?
5.7 Un élément d'une cuisinière électrique consomme une puissance de 2 kW lorsque branché à une source de tension de 220 V.
a) Quelle est sa résistance?
b) Que faire pour qu'il dégage une puissance thermique moyenne de 1,2 kW?
c) Quelle puissance thermique peut-il dégager s'il est branché à une source de 110 V?
5.8 Un rhéostat de 15 Ω de résistance est placé aux bornes d'une source de tension de 100 V sans résistance interne. Une lampe incandescente de 100 V / 1000 W est connectée au rhéostat de telle sorte que son curseur est aux deux tiers, tel qu'illustré sur le croquis ci-contre.
a) Quelle puissance électrique la lampe incandescente consomme-t-elle?
b) Quelle puissance électrique est alors requise de la source?
5.9 La borne C du rhéostat du problème précédent est maintenant débranchée. Le circuit devient alors celui de la figure ci-contre.
a) A quelle position faut-il ajuster le curseur du rhéostat pour que la lampe incandescente consomme la même puissance électrique qu'au problème précédent?
b) Quelle puissance électrique est alors requise de la source?
c) Ce système est-il plus efficace que le précédent?
5.10 Un circuit comprend trois éléments en série, à savoir une source sans résistance interne, une résistance de 1000 Ω et une de 200 Ω. Un voltmètre, placé aux bornes de la source, mesure une tension de 14 V; placé aux bornes de la résistance de 1000 Ω, il mesure 10 V.
a) Que mesure-t-il une fois placé aux bornes de la résistance de 200 Ω?
b) Quel y serait le potentiel si le voltmètre n'était pas là?
5.11 Un voltmètre est placé en parallèle aux bornes de la résistance de 4 kΩ du circuit ci-contre. Sa résistance interne est de 1 kΩ sur l'échelle de 0 - 1 V. Il mesure alors une tension de 1 V.
a) Quel courant requiert son galvanomètre pour que son aiguille dévie complètement?
b) Quelle est la valeur de la résistance R du circuit?
c) Que mesure le voltmètre s'il est placé sur l'échelle de 0 - 5 V?
d) Quelle tension mesurerait un potentiomètre à sa place?
5.12a) Quelles sont les résistances R1 à R3 composant le voltmètre ci-contre dont le galvanomètre, de 100 Ω de résistance interne, demande un courant de 5 mA pour que son aiguille dévie complètement.
b) Que mesure ce voltmètre s'il est placé aux bornes de la résistance de 2 kΩ sur l'échelle de 0 - 10 V?
c) Quelle tension mesurerait un potentiomètre à sa place?
5.13 a) Quelles sont les résistances R1 à R3 composant l'ampèremètre ci-contre dont le galvanomètre, de 100 Ω de résistance interne, demande un courant de 5 mA pour que son aiguille dévie complètement. Que mesure cet ampèremètre s'il est placé dans le circuit ci-contre sur l'échelle de
b) 0 - 250 mA?
c) 0 - 1 A?
d) 0 - 5 A?
5.14 Quelles sont les valeurs des résistances R1 à R8 requises pour produire le multimètre dont le croquis est ci-contre si ses échelles sont, dans l'ordre, de 1 à 4 : 0 -10 V; 0 - 1 V; 0 - 1 A; 0 -100 mA. La valeur lue à mi-échelle sur les échelles 5 et 6 est respectivement de 30 Ω et 300 Ω. L'aiguille du galvanomètre, dont la résistance interne est de 100 Ω, dévie complètement pour un courant de 200 μA. (Il est recommandé de procéder au calcul des résistances dans l'ordre de leurs indices.)
5.15
L'aiguille du galvanomètre du multimètre dont le circuit est indiqué ci-contre dévie complètement pour un courant de 200 μA. Sa résistance interne est indiquée, comme toutes les autres résistances. Quelles sont les 6 échelles de ce multimètre? Dans le cas des échelles d'ohmmètre, il faut trouver la valeur indiquée sur le cadran à mi-échelle.
5.16 Le cadran d'un ohmmètre indique la valeur de 1 kΩ à mi-échelle. De quelle déviation (en proportion de sa déviation maximale) son aiguille dévie-t-elle lorsqu'une résistance de 500 Ω est à ses bornes?
5.17 L'aiguille d'un ohmmètre dévie au quart de son échelle lorsqu'une résistance de 1 kΩ se trouve à ses bornes. La force électromotrice de sa pile est de 1,5 V.
a) Quelle est sa résistance interne?
b) Quel est le courant, coulant dans la résistance mesurée, qui entraîne une déviation complète de son galvanomètre?
5.18 L'échelle d'un ohmmètre indique la valeur de 1 kΩ à mi-échelle. Un voltmètre, placé à ses bornes sur l'échelle de 0 - 5 V, indique alors une tension de 2,5 V. L'aiguille de l'ohmmètre indique alors une résistance de 5 kΩ.
a) Quelle tension mesurerait le voltmètre si une résistance de 1,25 kΩ était placée en parallèle avec lui aux bornes de l'ohmmètre?
b) Quelle résistance indiquerait alors l'aiguille de l'ohmmètre?
c) Quel courant maximum le galvanomètre du voltmètre peut-il mesurer?
5.19 Un potentiomètre, placé aux bornes d'un ohmmètre, mesure une tension de 1,2 V. S'il y est remplacé par un voltmètre de 1 kΩ de résistance interne, celui-ci mesure 0,8 V alors que l'aiguille de l'ohmmètre dévie au tiers de sa déviation complète. De combien dévierait l'aiguille de l'ohmmètre si le voltmètre était alors remplacé par une résistance de 500 Ω?
5.20 L'angle correspondant à la déviation complète de l'aiguille d'un ohmmètre est de 120°. Une résistance de 500 Ω est placée, en série avec un ampèremètre de résistance négligeable, aux bornes de l'ohmmètre. L'ampèremètre mesure alors un courant de 4,5 mA et la déviation angulaire de l'aiguille de l'ohmmètre est de 90°. L'ampèremètre mesure un courant de 3,6 mA si la résistance de 500 Ω est remplacée par une autre.
a) Quelle est alors la déviation angulaire de l'aiguille de l'ohmmètre?
b) Quelle est la valeur de cette résistance?
c) Quelle tension mesurerait un potentiomètre placé seul aux bornes de l'ohmmètre?
d) Quelle serait alors la déviation angulaire de l'aiguille de l'ohmmètre?
5.21 Le circuit ci-contre comprend un ohmmètre et un voltmètre placés aux bornes d'éléments d'un circuit initial. Leurs résistances internes (et la force électromotrice de l'ohmmètre) sont indiquées.
a) Quelle tension mesure le voltmètre?
b) Quelle résistance mesure l'ohmmètre?
(Il devrait être apparent que la réponse de la deuxième question n'est pas 500 Ω puisqu'un ohmmètre ne doit pas être branché ainsi pour prendre une mesure correcte.)
5.22 Le circuit ci-contre comprend deux forces (contre-)électromotrices chacune de résistance interne indiquée. Deux voltmètres, chacun de résistance interne de 10 kΩ indiquée, mesurent la tension à leurs bornes. Le voltmètre V1 indique une tension de 30 V avec les polarités données sur le croquis. Un ampèremètre, de résistance interne négligeable, mesure un courant de 8 mA, avec les polarités indiquées sur le croquis.
Quelle est la
a) tension mesurée par le voltmètre V2 ?
b) force (contre-)électromotrice ℰ1 ?
c) force (contre-)électromotrice ℰ2 ?
5.23 Quelles sont, dans le circuit ci-contre les valeurs des forces (contre-)électromotrices
a) ℰ1?
b) ℰ2?
5.24 Quelles sont les puissances produites ou consommées par chaque élément du circuit ci-contre, à savoir les piles de 9 V et de 1 V, ainsi que les résistances de 3 Ω, 5 Ω et 1 Ω?
5.25 Quelle est la puissance nette (produite ou consommée) par les éléments suivants trouvés dans le circuit ci-contre:
a) la résistance de 20 Ω?
b) la force (contre-)électromotrice ℰ4 de résistance interne 3 Ω illustrée?
c) la force (contre-)électromotrice ℰ3 sans résistance interne?
5.26 Quel sont les courants qui coulent respectivement dans les résistances de 21 Ω, 20 Ω et 4 Ω du circuit ci-contre?
5.27 Quelle est la tension
a) aux bornes de la résistance de 2 Ω?
b) aux bornes de la résistance de 10 Ω?
c) aux bornes de la résistance de 1 Ω?
d) entre les points A et B du circuit ci-contre?
5.28 Quelles sont les puissances nettes, fournies ou consommées, par les éléments suivants du circuit ci-contre:
a) la force (contre-)électromotrice de 70 V de 2 Ω de résistance interne illustrée?
b) la force (contre-)électromotrice de 100 V de 1 Ω de résistance interne illustrée?
c) la force (contre-)électromotrice de 30 V de 6 Ω de résistance interne illustrée?
5.29 Quelles sont les puissances nettes, fournies ou consommées, par les éléments suivants du circuit ci-contre:
a) la force (contre-)électromotrice de 135 V de 0,5 Ω de résistance interne illustrée?
b) la force (contre-)électromotrice de 40 V de 5 Ω de résistance interne illustrée?
c) la force (contre-)électromotrice de 100 V de 20 Ω de résistance interne illustrée?