Physique 2 : électricité et magnétisme : exercices et sujets d’examen

Charges électriques, forces et champs, circuits en courant continu, condensateurs et circuits RC, et courant alternatif : le deuxième semestre de physique à l’université.

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Pack de révision (PDF)Formulaires, étapes de méthode et exercices avec corrigés complets, prêts à imprimer.

Thèmes de ce cours

  1. Loi de Coulomb et champ électriqueforce entre deux charges · champ entre deux charges · forces à angle droitcalculs
  2. Résistances en série et en parallèle3 résistances · 4 résistances · échelle de 6 résistancescalculs
  3. Transitoires RC et RLcharge d’un circuit RC · circuit RL · condensateur préchargécalculs
  4. Champs magnétiques et inductionchamps des courants et forces magnétiques · particules chargées, Faraday et Lenz · alternateurs, inductance et faisceaux de particulescalculs
  5. Impédance et phaseurs en alternatifRL série · RLC série · tension du condensateur et résonancecalculs

Conseils pour l’examen de Physique 2 : électricité et magnétisme

  • Les forces et les champs créés par plusieurs charges s’additionnent comme des vecteurs : dessinez chacun avant de les additionner.
  • Convertissez les µC en C et les cm en m avant d’appliquer la loi de Coulomb.
  • Un condensateur bloque le courant continu une fois chargé ; la constante de temps τ = RC fixe la rapidité avec laquelle cela se produit.
  • Pour les forces magnétiques et les courants induits, esquissez ⊗ et ⊙ et utilisez à chaque fois la règle de la main droite : la plupart des points perdus viennent de sens erronés.

Exemples corrigés

Loi de Coulomb et champ électriqueFacile
++4 µC++1 µCr = ?

Des charges ponctuelles de +4 µC et +1 µC exercent l’une sur l’autre une force de 20 N. Quelle distance r les sépare ? Donnez la réponse en cm. Use k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C².

q1 = +4 µCq2 = +1 µCF = 20 N

Calculer r (cm)

Afficher les indices
  1. Isolez r dans la loi de Coulomb.
  2. r = √(k·|q₁·q₂|/F).
  3. r² = 0,001798 m².
Afficher la réponse et la solution pas à pas

Coulomb’s law: two point charges attract or repel with F = k·|q₁·q₂|/r², with k = 8,99 × 10⁹ N·m²/C². The field of a point charge is E = k·|q|/r², pointing away from a positive charge and towards a negative one. Forces and fields from several charges add as vectors.

Isoler la distance

r = √(8,99 × 10⁹·4 × 10⁻⁶·1 × 10⁻⁶/20) = 0,0424 m
r = 4,24 cm

Réponse

r = 4,24 cm
Résistances en série et en parallèleMoyen
R1​ = 6 ΩIR1​R3​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​3 ΩAR4​6 ΩB

Trouvez le courant IR1 fourni par la source, qui traverse R1.

V1 = 18 VR1 = 6 ΩR2 = 3 ΩR3 = 3 ΩR4 = 6 Ω

Calculer IR1 (A)

Afficher les indices
  1. Réduisez le réseau pas à pas. En série, les résistances s’additionnent. Deux résistances en parallèle donnent R₁R₂/(R₁ + R₂).
  2. R₃ et R₄ sont parcourues par le même courant : elles sont en série. Cette branche est en parallèle avec R₂, et le résultat en série avec R₁.
  3. Req = 8,25 Ω.
Afficher la réponse et la solution pas à pas

Résistances en série et en parallèle : en série, le même courant traverse chaque résistance et R = R₁ + R₂ + …. En parallèle, chaque résistance a la même tension et 1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + …. Un réseau en échelle se réduit paire par paire jusqu’à une seule résistance équivalente.

R1​ = 6 ΩR3​ = 3 Ω+−V1​18 VR2​3 ΩAR4​6 ΩB

Regrouper les résistances depuis l’extrémité

Commencez par l’extrémité la plus éloignée de la source et remontez vers elle. Des résistances parcourues par le même courant sont en série ; des résistances entre les deux mêmes nœuds sont en parallèle.

R3 + R4 = 3 + 6 = 9 Ω
R2 ∥ 9 = 3·9/(3+9) = 2,25 Ω
Req = R1 + 2,25 = 6 + 2,25 = 8,25 Ω

Courant fourni par la source

La source ne voit que Req, donc la loi d’Ohm donne le courant qu’elle fournit. Ce courant traverse R₁.

IR1 = V1/Req = 18/8,25 = 2,182 A

Réponse

IR1 = 2,182 A

Comment fonctionne l’entraînement

  • « S’entraîner sur ce cours » mélange des exercices de tous ses thèmes, comme un vrai examen.
  • Chaque exercice a de nouvelles valeurs : vous apprenez la méthode, pas une réponse.
  • Bloqué ? Ouvrez d’abord un petit indice, et l’explication complète seulement si vous en avez besoin.
  • Les examens blancs sont chronométrés et sans indices ; vous obtenez votre score et une correction complète à la fin.

Calculatrices pour ce cours

Calculatrice de résistances en série et en parallèleCalculatrice de pont diviseur de tensionCalculatrice de constante de temps RCCalculatrice d’impédance RLCCalculatrice de la loi de CoulombCalculatrice de loi d’Ohm (tension, courant, résistance et puissance)Calculatrice de code couleur des résistances (4, 5 et 6 bagues)Calculatrice de condensateurs (série, parallèle, charge et énergie)Calculatrice de champ magnétique (fil, spire, solénoïde et tore)

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