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Informer et accompagner
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les professionnels de l’éducation
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ÉVALUATION CYCLES 2 3 4
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PHYSIQUE-CHIMIE
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La guirlande électrique
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Version graphique
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COMPOSANTE(S) DU SOCLE COMMUN
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D1-3 | Comprendre, s’exprimer en utilisant les langages mathématiques, scientifiques et
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informatiques
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D4 | Les systèmes naturels et les systèmes techniques
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ÉLÉMENTS SIGNIFIANTS
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Mener une démarche scientifique, résoudre un problème (D4)
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• Extraire, organiser les informations utiles et les transcrire dans un langage adapté
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• Mettre en œuvre un raisonnement logique simple
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• Mettre en œuvre un protocole expérimental
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Passer d’un langage à un autre (D1-3)
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• Passer d’un registre de représentation à un autre (graphique)
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Situation d’evalutation
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Thème : l’énergie et ses conversions
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Attendus de fin de cycle
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Réaliser des circuits électriques simples et exploiter les lois de l’électricité
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Connaissances et compétences associées
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Relation tension-courant : loi d’Ohm
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Nature de la situation d’évaluation
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Succession de tâches simples avec activité expérimentale.
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Durée : 55 min
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Retrouvez Éduscol sur
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 1
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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Synopsis
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On dispose d’une guirlande électrique avec DEL et résistances de protection. Afin de modifier
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l’éclat des DEL, on va faire varier la valeur de la tension fournie par le générateur.
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La valeur de l’intensité du courant dans chaque branche de la guirlande ne doit pas dépasser
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20 mA sous peine de détériorer la DEL.
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On utilisera un graphique UR = f(I) et la loi d’additivité des tensions dans un circuit en série pour
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déterminer la valeur maximale de la tension délivrée par le générateur.
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Acquis nécessaires pour mener la tâche à bien
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• Notion de résistance (symbole et grandeur caractéristique).
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• Mesures de tensions et d’intensités.
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• Loi d’additivité des tensions.
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Scénario
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L’élève doit proposer un schéma de circuit permettant de mesurer les valeurs des grandeurs
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tension et intensité.
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Il trace alors la représentation graphique UR = f(I) pour répondre à la problématique.
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Enfin, il répond à la situation problème en utilisant la loi d’additivité des tensions dans un
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circuit en série.
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Différents « coups de pouces » assurent une bonne poursuite de l’étude.
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Indicateurs permettant de suivre la progression de l’élève au cours de l’éva-
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luation
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Mener une démarche scientifique, résoudre un problème (D4)
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I1 : Réaliser un schéma électrique correct avec des appareils de mesures bien positionnés.
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I2 : Réaliser des mesures de tension et d’intensité.
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I4 : Exploiter le graphique obtenu.
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I5 : Répondre à la problématique.
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Passer d’un langage à un autre (D1-3)
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I3 : Réaliser un graphique.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 2
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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Évaluation de l’élève
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MAÎTRISE INSUFFI- MAÎTRISE SATISFAI- TRÈS BONNE MAÎ-
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MAÎTRISE FRAGILE
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SANTE SANTE TRISE
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I1 : Réaliser un schéma Schéma normalisé du L’élève réussit à sché- Schéma correct
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électrique correct circuit fourni à l’élève matiser le circuit en Appareils de mesures
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avec des appareils utilisant au moins un bien choisis et bien posi-
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de mesures bien des coups de pouces tionnés
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positionnés proposés
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Les appareils de me- Au moins un des deux Les appareils de me-
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sures sont mal position- appareils de mesures sures sont correctement
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nés et mal branchés : il n’est pas correctement branchés. Les mesures
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I2 : Réaliser des n’y aura pas de mesures branché. sont réalisées correc-
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mesures correctes. tement.
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Plusieurs mesures ne
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sont pas réalisées. Les calibres sont
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adaptés.
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Échelles inadaptées L’échelle est correcte L’échelle est correcte et
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Points mal placés mais n’est pas parfaite- adaptée
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ment adaptée Unités sur les axes
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I3 : Tracer un graphique Unités sur les axes Les points sont bien
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Des points sont mal placés
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placés Il y a un titre
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I4 : Exploiter le Absence de commen- La courbe est commen- La courbe est commen-
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graphique taire et d’exploitation tée mais pas exploitée tée et exploitée
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Absence de réponse Loi d’additivité connue Résultat juste ; unité Toutes les expressions
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I5 : Répondre à la et résultat erroné précisée ont été établies de façon
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problématique littérale
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Matériel disponible
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• Générateur de tension continue réglable (0,0 à 9,0 V)
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• 2 multimètres
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• 1 DEL
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• 1 conducteur ohmique de 470 Ω
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• Fils de connexion
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Coups de pouce
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n°1
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Coup de pouce niveau 1 Coup de pouce niveau 2
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Symbole normalisé d’un conducteur ohmique :
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Symbole normalisé d’une DEL :
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 3
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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n°2
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Coup de pouce niveau 1 Coup de pouce niveau 2
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1. Un voltmètre est toujours branché en 1. Un voltmètre est toujours branché
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dérivation entre les bornes de l’objet d’étude. en dérivation entre les bornes de l’objet
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d’étude.
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Symbole :
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2. Un ampèremètre est toujours branché en 2. Un ampèremètre est toujours branché en
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série sur la même branche que l’appareil série sur la même branche que l’appareil
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étudié. étudié.
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Symbole :
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n°3
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Coup de pouce niveau 1 Coup de pouce niveau 2
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Convertir de milliampères en ampères Convertir de milliampères en ampères
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1 mA = 0,001 A = 1×10-3 A 1 mA = 0,001 A = 1×10-3 A
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÷1000
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Soit : mA A
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ou encore
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A mA
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0, 0 0 1
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n°4
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Coup de pouce niveau 1 Coup de pouce niveau 2
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• Échelle sur l’axe des abscisses (axe horizon- Un tableur est prêt et l’élève rentre
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tal) : 1 cm pour 1 mA. ses valeurs. Le graphique est tracé
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• Échelle sur l’axe des ordonnés (axe vertical) : « automatiquement »
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1 cm pour 1 V.
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• Mettre un titre au graphique.
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• Préciser les grandeurs sur chaque axe.
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 4
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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La guirlande électrique (document élève)
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Le schéma électrique ci-dessous représente une guirlande électrique composée de 10
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branches dérivées identiques entre elles.
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Chacune de ces branches est composée de l’association en série d’un conducteur ohmique de
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résistance R = 470 Ω et d’une diode électroluminescente (DEL).
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On souhaite faire varier l’éclat des diodes électroluminescentes mais l’intensité du courant
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dans chaque branche ne doit pas dépasser une valeur de 20 mA sous peine de détruire
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définitivement la DEL.
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Situation problème
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Quelle tension maximale UGmax ne doit-on pas dépasser aux bornes du générateur ?
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L’expérience est menée sur une seule branche.
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Des « coups de pouces » sont disponibles à votre demande tout au long de l’étude.
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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Réalisation du circuit d’étude
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Schéma du circuit
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Dans le cadre ci-dessous, schématisez un circuit électrique en série présentant un générateur
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de tension continue réglable, un conducteur ohmique de résistance R, une DEL.
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Vous intégrerez à votre schéma les appareils de mesure permettant :
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• de mesurer la valeur de l’intensité du courant électrique I qui traverse le conducteur ohmique ;
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• de mesurer la valeur de la tension électrique UR présente entre les bornes du conducteur
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ohmique.
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Appelez le professeur
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Coups de pouces disponibles : 1 et 2
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Réalisation du montage
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Réaliser le montage en respectant les consignes suivantes :
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L’ampèremètre doit être sur le calibre 20 mA.
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Le voltmètre doit être sur le calibre 20 V.
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Appelez le professeur
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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Réalisation des mesures
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• Fixer la tension aux bornes du générateur sur les 6 valeurs qui vous sont proposées dans le
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tableau ci-dessous et, dans chaque cas, mesurer la valeur de la tension UR et celle de l’in-
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tensité I du courant dans le circuit.
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• Compléter les lignes « UR » et « I » dans le tableau suivant :
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TENSION DÉLIVRÉE
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0,0 3,0 4,5 6,0 7,5 9,0
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PAR LE GÉNÉRATEUR
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UR (EN V)
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I (EN mA)
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I (EN A)
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Coup de pouce disponible pour la conversion : 3
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Appelez le professeur
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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Graphique
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Tracer la courbe qui représente la tension aux bornes du conducteur ohmique (UR en V) en
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fonction de l’intensité du courant (I en A).
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Coup de pouce disponible : 4
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eduscol.education.fr/ressources-2016 - Ministère de l’Éducation nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche - Novembre 2016 8
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ÉVALUATION CYCLE 4 I PHYSIQUE-CHIMIE
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Interprétation
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Commenter la courbe obtenue.
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Quelle tension maximale URmax ne doit-on pas dépasser aux bornes de la résistance ? Justifier.
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Répondre à la situation problème.
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On appliquera la loi d’additivité des tensions, on donne UDEL = 1V
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