DNB 2020Centre étrangerCorrigé complet

Aménager un fourgon : LED, circuit, loi des nœuds, choix d'une batterie

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences10 questions

Notions BO couvertes

T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T3.3·Loi d'Ohm U=RI, P=UI T3.4·Sécurité électrique T3.5·Énergie électrique E=Pt (kWh, conversions)

PDF du sujet officiel

Pour voyager, on aménage parfois un fourgon. L'installation électrique en est une étape clé. On étudie ici les LED, le circuit en dérivation et le choix d'une batterie.

1.Partie 1, Les lampes LED (6 pts)

Question 1.1

3 pts

T3.3T3.5

Recopier la phrase en choisissant la bonne option : « La LED est un récepteur/générateur. Alimentée en énergie thermique/électrique, elle émet de l'énergie lumineuse/électrique. »

Question 1.2

3 pts

T3.5

La LED réalise-t-elle un transfert ou une conversion d'énergie ? Justifier.

2.Partie 2, L'installation électrique (13 pts)

Schéma du circuit électrique du fourgon : pile + 3 lampes L1, L2, L3 en dérivation, 4 positions possibles A, B, C, D pour l'interrupteur — Modélisation de l'installation électrique du fourgon.

Question 2.1

2 pts

T3.4

Justifier la présence d'une gaine plastique autour des brins de cuivre.

Question 2.2.1

1 pt

T1.2

Dans 2 Cu + O₂ → 2 CuO, le O₂ est-il un produit ou un réactif ? Justifier.

Question 2.2.2

2 pts

T1.2

Expliquer la présence du chiffre « 2 » devant CuO.

Question 2.3

2 pts

T3.3

La batterie est modélisée par une pile. Reproduire le schéma normalisé de la pile.

Question 2.4

2 pts

T3.3

Position de l'interrupteur général (parmi A, B, C, D) pour allumer/éteindre toutes les lampes en même temps.

Question 2.5.1

2 pts

T3.3

Vérifier que I₁ = 30 mA, avec I_P = 0,15 A et I₂ + I₃ = 0,12 A (donnée I₂ = I₃ équivalent).

Question 2.5.2

2 pts

T3.5

Indications L1 : 12 V ; 0,36 W. Vérifier que la lampe fonctionne dans les conditions normales.

3.Partie 3, Choix de la batterie (6 pts)

Tableau des besoins de l'utilisateur : ensemble des lampes, 6 W pendant 2 h par jour ; glacière, 37 W pendant 8 h ; téléphone portable, 5 W pendant 2 h. — Données sur les besoins de l'utilisateur.

Tableau des trois batteries disponibles. Batterie A : décharge lente, 588 Wh, 87 €. Batterie B : de démarrage, 756 Wh, 93 €. Batterie C : décharge lente, 840 Wh, 120 €. — Document, Batteries disponibles.

Question 3

6 pts

T3.5

Pour alimenter en énergie les différents appareils électriques, la batterie auxiliaire choisie doit être à décharge lente. À l'aide des données et du document ci-dessus, déterminer la batterie la moins chère qui offrirait deux jours d'autonomie dans des conditions normales d'utilisation. Une démarche et des calculs sont attendus.

Méthodologie

Chaque corrigé suit une méthodologie de rédaction rigoureuse, avec formule littérale annoncée, étapes de calcul détaillées et phrase de conclusion explicite. Idéal pour s'entraîner à rédiger comme attendu au DNB.