Voici le corrigé du sujet de brevet de sciences physiques sur l’électricité et la sécurité, avec le barème de chaque question sur 25 points. Compare tes réponses, repère les justifications oubliées et refais chaque calcul sans regarder la solution.
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Le corrigé détaillé du sujet de brevet avec le barème
Correction de l’exercice 1 : caractériser un dipôle (8 points)1. Les points sont alignés avec l’origine du repère : la tension est proportionnelle à l’intensité. D est donc un dipôle ohmique. (1,5 pt)
2. On lit par exemple U = 6,0 V pour I = 0,25 A : R = U ÷ I = 6,0 ÷ 0,25 = 24 Ω. (1,5 pt)
3. Loi d’Ohm : la tension aux bornes d’un conducteur ohmique est égale au produit de sa résistance par l’intensité qui le traverse, U = R × I. U = 24 × 0,18 = 4,3 V (4,32 V). (1,5 pt)
4. I = U ÷ R = 9,0 ÷ 24 = 0,375 A, soit environ 0,38 A. (1 pt)
5. En série, les résistances s’ajoutent : Réq = 24 + 36 = 60 Ω. I = U ÷ Réq = 12 ÷ 60 = 0,20 A. Tension aux bornes de R2 : U2 = R2 × I = 36 × 0,20 = 7,2 V (vérification : 24 × 0,20 = 4,8 V et 4,8 + 7,2 = 12 V). (2,5 pt)
1. Les appareils sont montés en dérivation. Chacun reçoit la tension du secteur (230 V) et peut fonctionner indépendamment de l’autre : si l’un est éteint, l’autre continue de fonctionner. (1,5 pt)
2. P = U × I donc I = P ÷ U = 2 200 ÷ 230 = 9,6 A (9,565 A). (1,5 pt)
3. Dans un circuit en dérivation, les intensités s’ajoutent : I = 9,6 + 8,7 = 18,3 A. (1,5 pt)
4. Pmax = U × I = 230 × 16 = 3 680 W. Les deux appareils demandent 2 200 + 2 000 = 4 200 W, soit plus que 3 680 W (et 18,3 A > 16 A) : le disjoncteur coupe le courant pour protéger l’installation. (1,5 pt)
5. t = 3 min = 3 ÷ 60 = 0,05 h ; P = 2,2 kW. E = P × t = 2,2 × 0,05 = 0,11 kWh. Coût : 0,11 × 0,25 = 0,0275 €, soit environ 0,03 €. (2 pt)
1. I = P ÷ U = 1 800 ÷ 230 = 7,8 A (7,826 A). (1,5 pt)
2. Puissance totale : 1 800 + 1 500 = 3 300 W. I = 3 300 ÷ 230 = 14,3 A, valeur inférieure à 16 A : les deux appareils peuvent fonctionner ensemble, le disjoncteur ne coupe pas. (Autre méthode : 3 300 W < 16 × 230 = 3 680 W.) (2 pt)
3. I = U ÷ R = 230 ÷ 1 000 = 0,23 A = 230 mA. (1,5 pt)
4. 230 mA est environ 7,7 fois supérieur au seuil de 30 mA : le courant est très dangereux. (Avec la peau sèche : 230 ÷ 100 000 = 2,3 mA, valeur sans danger : l’humidité aggrave fortement le risque.) (1 pt)
5. Le disjoncteur différentiel détecte une fuite de courant (différence entre le courant entrant et le courant sortant, par exemple à travers une personne) à partir de 30 mA et coupe presque immédiatement : il protège les personnes. Le disjoncteur de 16 A protège les fils et appareils contre les surintensités (surcharge ou court-circuit). (2 pt)
6. Exemples : ne jamais toucher un appareil branché avec les mains mouillées (la résistance du corps tombe à 1 000 Ω et le courant dépasse largement 30 mA) ; ne pas utiliser d’appareil dont le fil est abîmé et tester régulièrement le différentiel. (1 pt)
Barème et conseils
| Exercice | Thème | Points |
|---|---|---|
| 1 | Loi d’Ohm et résistance | 8 |
| 2 | Circuit domestique, puissance et énergie | 8 |
| 3 | Sécurité électrique | 9 |
| Total | 25 |
Écris toujours la formule avant le calcul (U = R × I, P = U × I, E = P × t) et pense aux conversions : minutes en heures, watts en kilowatts, milliampères en ampères. Pour une question de sécurité, appuie-toi sur les valeurs des documents plutôt que sur des phrases générales.