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Annales, science physique, classe de 3ème

De
126 pages
Destiné aux élèves de 3e du Burkina Faso se préparant au BEPC, cet ouvrage propose :
- une technique pour apprendre les leçons
- un aide-mémoire commentant le programme de 3°
- un recueil de sujets inédits, corrigés et non corrigés
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ANNALES HARMATTAN-BURKINA

SCIENCE-PHYSIQUE

3ème

Méthodes et conseils pratiques Rappels Sujets tests Sujets corrigés

NANA Songdobamba Remi Professeur certifié des Lycées et Collèges. Burkina Faso) YAOGA Tenkouma Emmanuel Professeur certifié des Lycées et Collèges. (Burkina Faso)

http://vvW\v.librairieharmattan. com diffusion. hannattan@wanadoo.fr harmattan 1@wanadoo.fr

@

L'Harmattan,

2006

ISBN: 2-296-00654-X BAN: 9782296006546

AVANT-PROPOS

Cet ouvrage vous propose un résumé de cours, des exercices corrigés et quelques sujets types. Il répond à plusieurs buts: - Vous entraîner pour l'examen au BEPC; mais cela ne vous sera profitable que si vous vous exercez d'abord avant de regarder les corrigés. - Vous permettre de bien mémoriser l'essentiel du cours et de vérifier votre compréhension des notions du programme. - Nos collègues y trouverons des exercices d'applications de leur cours. Vos suggestions seront les bienvenues pour l'amélioration de ce document. Nous espérons que cet outil vous aidera à bien vous préparer pour l'examen du BEPC. Les auteurs

CONSEILS METHODOLOGIQUES ET PRATIQUES Comment résoudre un exercice en Sciences Physiques
Pour résoudre un exercice de sciences physiques il faut: I - Lire soigneusement le texte de l'énoncé du début à la fin. II - Chercher la signification des mots ( au besoin, s'aider d'un dictionnaire.) ln - Adopter les étapes suivantes pour chaque question posée 1) - Quelles sont les données de l'exercice ( grandeurs et unités.) Les repérer par une lettre. Exemple: Tension: U Intensi té : I Résistance: R Vne masse: M Etc. ATTENTION! ! !: Certains font appel aux connaissances antérieures; exemple: On chauffe jusqu'à ébullition de l'eau; donc température finale égale 100DC. 2) - Quelle est la question posée? Quelle est la grandeur cherchée? Exemple: Calculer la tension aux bornes d'un conducteur ohmique ?La grandeur cherchée ici est la tension U 3) - Quelles connaissances ( Formules, Lois, Théorèmes, principes... Dans quelle partie du cours puis-je les retrouver pour qu'il soit conforme à l'énoncé de l'exercice? ) faut-il utiliser? 4) - Détailler les étapes du raisonnement avec les lettres se rapportant aux données. Faire un calcul littéral en exprimant la grandeur recherchée en fonction des grandeurs données. Exemple: On applique une tension de 6V aux bornes d'un conducteur ohmique. L'intensité qui le traverse est alors de 0,5 mA Quelle est la puissance consommée?
Données: Tension V Intensité I

=6 V = 0,5 mA
V2

Question: La puissance P
Connaissances: P

R D'après les données, la résistance R n'est pas donnée. Vous ne pouvez utiliser que la première formule P = U I 5

= V I =R 12 =

5) -Application numérique ( A N) : Préciser les unités et convertir en unités légales U = 6V ; 1= 0,5 mA = 5.10 - 4 A P=UI =6Vx5.l0-4 A=3.10-3W=3mW - E!;;[ire le rérltat avec l'unité correspondante et l'encadrer !P=3.10-3W ATTENTION! ! ! L'unité est obligatoire (sinon 0 ! ! !) Critiquer éventuellement les valeurs trouvées en particulier si elles sont manifestement trop grandes ou trop petites pour le phénomène étudié Exemple: Température finale de l'eau prise à 25°C qu'on chauffe. On trouve tr = l500°C, ou 15°C. Ces deux valeurs sont aléatoires. La valeur doit être supérieure à 25°C et inférieure ou égale à 100°C. Dans le cas particulier de l'optique, il s'agit très souvent de construire l'objet ou son image. Vous devez savoir que c'est le tracé des rayons qui détermine toujours l'objet ou son image. On doit donc toujours chercher à tracer des rayons particuliers à la question. La taille et la position peuvent être mesurées une fois l'objet ou son image bien construite. Il ne s'agit donc pas de schéma à prendre comme tel mais des figures à construire par chacun. Exemple:
RI

B

A' ax A B' Pour cette figure: -Tracer l'axe. - Placer la lentille. - Placer les foyers. - Placer AB. - Tracer RI et R2. On déduit A' B' au croisement de R1 et R2 émergents. R1 et R2 6

MESURES ELECTRIQUES
I - Intensité de courant 1) - L'Intensité du courant électrique est la quantité de charges électriques qui passe par unité de temps dans un conducteur électrique. Elle se mesure en Ampère(A). L'instrument de mesure est l'Ampèremètre. 2) - L'ampèremètre est un appareil polarisé qui possède une borne d'entrée marquée et) ou en rouge, et une borne de sortie marquée gou en noir ou corn Il se monte en série et peut posséder plusieurs calibres. Le calibre est l'intensité maximale que l'appareil peut mesurer. LxC Pour les appareils à aiguille I = E I : Intensité en ampère (A) L : Lecture ou position de l'aiguille en divisions I /' C : Calibre en A "'" E : nombre de division totale ./ de l'échelle. "'" Exemple:
L

= 85

divisions

C= 1 A E = 100 divisions.

T
Application numérique: 85 x 1 A 1= = 0,85 A = 850 mA

0+.°1

100

Attention:

l'unité de I est celle du calibre utilisé.. 7

II - Tension
La tension électrique est la «force» qui fait circuler le courant électrique. Elle peut exister entre deux points d'un circuit électrique. Elle se mesure en volt(V) à l'aide d'un voltmètre. Il est semblable à l'ampèremètre et se distingue par la lettre (V) inscrite sur son cadran, alors que l'ampèremètre porte la lettre A. Il se monte en dérivation (parallèle) aux bornes de l'appareil dont on veut connaître la tension. Son calibre est la tension maximale qu'il peut mesurer. LxC

u=-

E

III - Lois des courants:

1 - Circuit en série

. . .

Les appareils sont montés les uns après les autres. L'intensité est la même en tout point du circuit électrique. On peut donc placer l'ampèremètre en tout point du circuit pour mesurer I ' intensité. La tension aux bornes d'un ensemble d'appareils montés en série est égale à la somme des tensions aux bornes de chacun.

l

= Il = 12 = 13

VG

= VI

+ V2 + V3

U3

2 - Circuit avec dérivation ou en parallèle

.

.

Les bornes des appareils sont regroupées en deux points. L'intensité du courant principal est égale à la somme intensités des courants dérivés.

des

8

La tension aux bornes de l'ensemble bornes de chaque dérivation. I K

.

est égale à la tension aux

I A B

03

I

= Il + 12 + 13
= OAB=Vl = V2 = V3

VG

Conseils et méthodolo~de Ne pas confondre tension et intensité Ne pas confondre les unités On dit la tension aux bornes ou entre_A et B et non la tension qui passe ou circule. . . L'Intensité qui traverse, qui circule ou qui passe ou encore l'intensité dans... Dans un circuit: Quand l'intensité est la même, la tension se partage. Quand l'intensité se partage, la tension est la même. Identifier le type de circuit entre les deux bornes du générateur ( circuit en série, en parallèle, ou mixte) Pour les circuits mixtes, la tension est la même aux bornes des branches en parallèle et peut être additive si les appareils sont en série dans la branche (Voir exercice n Dg; 10 ). Exercice 1 A) Exprimer en ampère les intensités des courants suivants: 12 mA; lS00 mA ; 0,2SmA ; 2000 JlA ; O,OOSkA ; B) Exprimer les intensités suivantes en mA: . 0,1 A ; O,OOSOA; 10-2 A ; 4,S . 10-6 kA C) Exprimer en volts les tensions suivantes: 400mV; 2 Kv; O,OOSMV; 100000mV; l06mV; 2,5.10 -4kV

9

Exercice 2 a) Faire le schéma d'un circuit électrique comportant une pile, un interrupteur, deux lampes, LI et Lz et un moteur M* tous en série. b) Placer dans ce circuit un ampèremètre tout en indiquant sa polarité pour mesurer l'intensité de courant qui traverse la lampe Lz. Peut-on le mettre n'importe où ? Pourquoi? c) Placer un voltmètre pour mesurer la tension aux bornes du moteur. d) Peut-on le placer n'importe où ? Pourquoi? M*-" symbole~-

Exercice 3 Soit la figure suivante ou l'ampèremètre D,lA.; 0,3A ; lA ; 3A. 30 40 50

possède les calibres suivants:

o

100

Remplir le tableau
Calibres EchelIe Lecture lenA 0,1 A 0,3 A lA 3A

l en mA

Exercice 4 Anatole utilisait un voltamètre sur les caliches 1,6V et 5V et les échelles 160 et 50 divisions on donne ci-après tantôt sa lecture, tantôt son résultat; compléter le tableau:
Calibre Indication ( div.) Tension (V)
1,6 V 135

48

10

Exercice 5 Soit le circuit électrique suivant réalisé par un élève de 3ème

L3

a- Le montage présente-t-il des erreurs? si oui lesquelles? et quelles sont les conséquences? b- L'ampèremètre placé a pour calibre D,SA. son cadran comporte 50 divisions et l'aiguille indique 35 divisions. Quelle est l'intensité mesurée? Exercice 6 Les ampèremètres du circuit suivant ont des cadrans identiques de 100 divisions. Le calibre de étant 1A, son aiguille indique 80 divisions.ŒV indique 25 divisions quand l'intensité qui le traverse est de 0,5 A. a- détenniner l'intensité qui travers~ b- déterminer le calibre de A3 est 2A, quelle est la position de son aiguille? c- le calibre de

@

0:0

Exercice 7 Soit le circuit suivant: les lampes LI et L3 sont identiques. La tension aux bornes de la pile est 6 V et celle de LI est 1,5 V. a- quelle est la tension aux bornes de Lz et de L3? b- on monte les trois lampes en dérivation aux bornes de la même pile. Quelle est la tension de chaque lampe? Il

c- l'intensité du courant dans le générateur est 1,5 A et celle qui traverse ~ est 0,7 A. Quelle est l'intensité du courant dans les autres lampes?

L3

Exercice 8 Toutes les lampes du circuit électrique de la figure ci-dessous sont identiques. L'intensité du courant électrique dans la lampe L3 est 13= 0,32 A a- calculer l'intensité du courant électrique dans le générateur et dans chaque lampe b- on admet qu'une lampe est à son éclat maximum lorsqu'elle est parcourue par un courant d'intensité égale à environ 1 A. De quelles lampes est-ce le cas lorsque l'interrupteur est fermé? c- on branche un voltmètre aux bornes de l'interrupteur fermé. Quelle est la tension ainsi lue? d- on modifie le montage en plaçant en dérivation Ls avec L6' Quelle est la tension aux bornes de chaque lampe? LI

12V

L

L6@
'

Exercice 9 Soit le schéma suivant: toutes les lampes sont identiques. La tension du générateur est 24 V et l'intensité du courant principal est 4,5A a- calculer les tensions aux bornes de chaque lampe sachant que la tension aux bornes de LI est Vl= 9V b- calculer les intensités qui traversent chaque lampe sachant que les intensités dans les lampes Lz et Ls sont Ïz= 1,5A et is= 1A 12