DNB 2025Asie-PacifiqueCorrigé complet

Sécurité électrique d'un voilier : oxydation du cuivre & loi d'Ohm

Durée conseillée : 30 min25 points sur 50 à l'épreuve de Sciences9 questions

Notions BO couvertes

T1.2·Transformations chimiques (combustions, équations bilan, conservation)T3.3·Loi d'Ohm U=RI, P=UI

Un voilier moderne doit être équipé d'une installation électrique efficace et fiable afin de permettre le bon fonctionnement des équipements de sécurité, de navigation et de confort. Ces appareils fonctionnent indépendamment les uns des autres. À bord de la plupart des voiliers, une batterie 12 V fournit l'énergie électrique nécessaire à tous les appareils.

1.Branchement et oxydation des connexions

Question 1

2 pts

T3.3

Préciser si les appareils récepteurs du voilier sont branchés en série ou en dérivation, et justifier la réponse.

Question 2

2 pts

T1.2

L'atmosphère humide d'un voilier favorise fortement l'oxydation des connexions métalliques en cuivre. Proposer un moyen de protéger efficacement ces connexions de l'oxydation.

Question 3

3 pts

T1.2

Lorsque le cuivre Cu s'oxyde, il réagit avec le dioxygène O₂ de l'air pour former de l'oxyde de cuivre CuO. Recopier l'équation de réaction correctement équilibrée parmi les propositions suivantes :

2 Cu + O₂ → 2 CuO
2 Cu + 2 O₂ → CuO
Cu + 2 O₂ → CuO
2 CuO → 2 Cu + O₂

Question 4

2 pts

T1.2

Quand le cuivre s'oxyde, l'atome de cuivre Cu peut perdre deux électrons pour former un ion cuivre (II). Écrire la formule de l'ion cuivre (II).

2.La lampe tricolore de navigation

Une lampe tricolore à incandescence, placée à l'avant du voilier, est modélisée au laboratoire par une lampe de puissance nominale 6 W sous une tension nominale 12 V (tension à laquelle elle doit être soumise pour briller normalement).

Question 5

3 pts

T3.3

Montrer par un calcul que l'intensité du courant dans le fil d'alimentation de la lampe vaut 0,5 A lorsqu'elle fonctionne normalement.

Question 6

4 pts

T3.3

Sur le voilier, la lampe brille très faiblement : une connexion oxydée se comporte comme une résistance de 47 Ω placée en série avec la lampe. Le circuit équivalent (batterie, résistance, lampe, interrupteur) est représenté ci-dessous.

Circuit en série équivalent.

Recopier ce schéma en ajoutant les symboles normalisés des appareils permettant de mesurer la tension aux bornes de la résistance et l'intensité du courant dans le circuit.

Question 7

3 pts

T3.3

Rappeler quel est l'effet de l'ajout d'une résistance électrique (en série) sur la valeur de l'intensité du courant dans le circuit.

Question 8

2 pts

T3.3

Le graphique ci-dessous modélise la tension U aux bornes de la résistance de 47 Ω en fonction de l'intensité I du courant qui la traverse. À l'aide du graphique, déterminer la tension aux bornes de la résistance lorsqu'elle est traversée par un courant d'intensité 0,19 A.

Tension U (en V) en fonction de l'intensité I (en A).

Question 9

5 pts

T3.3

Dans ce circuit, on considère que la tension aux bornes de l'interrupteur fermé est nulle. Déterminer, par un calcul, la tension aux bornes de la lampe. Commenter ensuite le résultat.

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.