Le courant électrique représente la quantité de charge qui traverse un conducteur par unité de temps. L'unité du courant électrique dans le système international est l'ampère (A).
Dans les calculs des circuits électriques, nous devons souvent calculer le courant passant par leurs bornes. Être un contenu très chargé dans les examens d'entrée au collège.
Alors, ne manquez pas l'occasion de vérifier vos connaissances en essayant les exercices ci-dessous et en suivant les résolutions proposées.
Problèmes résolus et commentés
1) UERJ - 2019
Des résistances ohmiques identiques ont été combinées dans quatre circuits différents et soumises à la même tension UUN B. Regardez les schémas :
Dans ces conditions, le courant électrique de moindre intensité s'établit dans le circuit suivant :
là
b) II
c) III
d) IV
Les résistances étant ohmiques, on peut appliquer la loi d'Ohm dans les 4 circuits proposés, soit :
UUN B = Réq.je
En analysant cette relation, nous concluons que si la tension aux bornes AB est la même pour tous les circuits, celui avec la résistance équivalente la plus élevée aura moins de courant.
Par conséquent, nous devons calculer la résistance équivalente dans chaque circuit.
I) Nous avons quatre résistances associées en parallèle. De cette façon, la résistance équivalente sera trouvée en faisant :
II) Dans ce circuit, les résistances sont associées en série et en parallèle (association mixte). Nous avons trois branches, avec deux résistances associées en série dans chaque branche.
On commence par trouver la résistance équivalente de la série. Donc nous avons:
De cette façon, le circuit peut être remplacé par un circuit parallèle, avec une résistance 2R dans chacune des 3 branches.
On peut maintenant calculer la résistance équivalente de l'association parallèle qui sera la résistance équivalente du circuit :
III) C'est aussi un circuit mixte, avec deux résistances associées en parallèle et en série avec une troisième résistance.
En trouvant la résistance équivalente du parallèle, on a :
La résistance équivalente du circuit se trouve en ajoutant la résistance équivalente du parallèle avec la résistance R, on a donc :
IV) Nous avons maintenant trois résistances série associées en parallèle avec deux autres résistances série. Trouvons d'abord la résistance équivalente de chaque série :
Maintenant, nous allons trouver la résistance équivalente du circuit en calculant la résistance équivalente du parallèle :
Maintenant que nous avons trouvé les résistances équivalentes pour chaque circuit, nous devons identifier laquelle est la plus grande. Étant:
Nous concluons que dans le circuit III, qui a la résistance la plus élevée, nous aurons l'intensité de courant la plus faible.
Alternative: c) III
Certains poissons, comme le poraquê, l'anguille électrique d'Amazonie, peuvent produire un courant électrique lorsqu'ils sont en danger. Un porc en voie de disparition de 1 mètre de long produit un courant d'environ 2 ampères et une tension de 600 volts.
Le tableau indique la puissance approximative des équipements électriques.
L'équipement électrique qui a une puissance similaire à celle produite par ce poisson en voie de disparition est le
a) Le ventilateur d'extraction.
b) ordinateur.
c) aspirateur.
d) barbecue électrique.
e) sèche-linge.
Nous devons d'abord découvrir quelle est la valeur de puissance produite par le poisson, pour cela nous utiliserons la formule de puissance et substituerons les valeurs présentées :
En comparant avec les données du tableau, nous avons identifié que cette puissance est équivalente à un barbecue électrique.
Alternative: d) barbecue électrique.
Dans un circuit électrique, deux résistances identiques, de résistance R, sont installées en parallèle et connectées, en série, à une batterie et à une troisième résistance, identique aux précédentes. Dans cette configuration, le courant circulant dans le circuit est I0. Lors du remplacement de cette troisième résistance en série par une autre résistance de 2R, le nouveau courant dans le circuit sera
là0
b) 3I0/5
c) 3I0/4
d) je0/2
Hey0/4
Dans la première situation, la résistance équivalente sera donnée par :
Dans la deuxième situation, la résistance de la résistance en série passe à 2R, donc la résistance équivalente dans cette nouvelle situation sera égale à :
Comme il n'y a pas eu de changement dans la valeur de la batterie qui alimente le circuit, la tension est la même dans les deux situations. En considérant la loi d'Ohm, on a les égalités suivantes :
Alternative: b) 3I0/5
Dans certaines maisons, des clôtures électrifiées sont utilisées pour empêcher les intrus potentiels d'entrer. Une clôture électrifiée fonctionne avec une différence de potentiel électrique d'environ 10 000 V. Afin de ne pas être mortel, le courant pouvant être transmis à travers une personne ne doit pas être supérieur à 0,01 A. La résistance électrique du corps entre les mains et les pieds d'une personne est d'environ 1 000 1.
Pour que le courant ne soit pas mortel pour une personne touchant la clôture électrifiée, le générateur de tension doit avoir une résistance interne qui, par rapport à celle du corps humain, est :
a) pratiquement nul.
b) approximativement égale.
c) des milliers de fois plus grand.
d) de l'ordre de 10 fois plus grand.
e) de l'ordre de 10 fois plus petit.
Pour cette question, nous utiliserons l'équation d'un générateur, car nous voulons comparer la résistance interne du générateur avec la résistance du corps humain. Cette équation est donnée par :
Étant:
U: la différence de potentiel du circuit (V)
: force électromotrice (V)
r: résistance interne du générateur (Ω)
i: courant (A)
La valeur de U peut être trouvée en utilisant la loi d'Ohm, c'est-à-dire U = R.i. Notez que cette résistance est la résistance du circuit, qui dans ce cas est égale à la résistance du corps.
En substituant les valeurs du problème dans l'équation du générateur, nous avons :
Maintenant, nous devons savoir combien de fois la résistance interne du générateur doit être supérieure à la résistance du corps. Pour cela, divisons l'un par l'autre, c'est-à-dire :
Par conséquent, la résistance interne du générateur doit être environ 1000 fois supérieure à la résistance du corps de la personne.
Alternative: c) des milliers de fois plus grand.
Trois lampes identiques ont été connectées dans le circuit schématique. La batterie a une résistance interne négligeable et les fils ont une résistance nulle. Un technicien a effectué une analyse de circuit pour prédire le courant électrique aux points: A, B, C, D et E; et étiqueté ces courants ILES, JEB, JEÇ, JEré HeyET, respectivement.
Le technicien a conclu que les chaînes qui ont la même valeur sont
làLES = jeET HeyÇ = jeré.
b) jeLES = jeB = jeET HeyÇ = jeré.
c) jeLES = jeB, seul.
d) jeLES = jeB = jeET, seul.
HeyÇ = jeB, seul.
Dans le schéma ci-dessous nous représentons les courants qui circulent dans les différentes branches du circuit.
En suivant le schéma, nous observons que jeLES HeyB sont les mêmes et que jeç Heyré sont aussi les mêmes.
Alternative: a) JeLES = jeET HeyÇ = jeré
6) Enem PPL - 2016
Un choc électrique est une sensation provoquée par le passage d'un courant électrique à travers le corps. Les conséquences d'un choc vont de la simple frayeur à la mort. La circulation des charges électriques dépend de la résistance du matériau. Pour le corps humain, cette résistance varie de 1 000 lorsque la peau est humide, à 100 000 lorsque la peau est sèche. Une personne aux pieds nus, lavant sa maison avec de l'eau, s'est mouillé les pieds et a accidentellement marché sur un fil nu, subissant une décharge électrique à une tension de 120 V.
Quelle est l'intensité maximale du courant électrique qui a traversé le corps de la personne ?
a) 1,2 mA
b) 120 mA
c) 8,3 A
d) 833A
e) 120 kA
Nous voulons découvrir le courant maximum qui traverse le corps de la personne. Notez que nous avons deux valeurs de résistance, une pour le corps sec et une pour le corps humide.
Le courant maximum, puisque la personne est dans un corps humide, sera trouvé en considérant la valeur minimum donnée pour la résistance, soit 1000 Ω.
Compte tenu de cette valeur, appliquons la loi d'Ohm :
Alternative: b) 120 mA
7) Fuvest - 2010
Les mesures électriques indiquent que la surface de la terre a une charge électrique négative totale d'environ 600 000 coulombs. Dans les tempêtes, les rayons chargés positivement, bien que rares, peuvent atteindre la surface de la terre. Le courant électrique de ces rayons peut atteindre des valeurs allant jusqu'à 300 000 A. Quelle fraction de la charge électrique totale de la Terre pourrait être compensée par un rayon de 300 000 A et une durée de 0,5 s ?
a) 1/2
b) 1/3
c) 1/4
d) 1/10
e) 1/20
La valeur actuelle est trouvée en appliquant la formule suivante :
Étant:
i: courant (A)
Q: charge électrique (C)
t: intervalle(s) de temps
En remplaçant les valeurs indiquées, on trouve :
Pour connaître la fraction de la charge électrique totale de la Terre qui pourrait être compensée par le rayon, faisons la raison suivante :
Alternative: c) 1/4
Pour en savoir plus, voir aussi :
- Association de résistance - Exercices
- Association des Formateurs
- Formules de physique
