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Circuits électriques
Puissance et énergie électrique
Transformations chimiques
Sujet Brevet Corrigé - Aménager un fourgon - Physique-chimie - Centres étrangers 2020
1 juin 2020
Physique-chimie
🚐 Pour les Centres étrangers en 2020, la partie de physique-chimie du brevet accompagne l'aménagement d'un fourgon : éclairage, installation électrique et choix d'une batterie. Cette partie sur 25 points se traite en 30 minutes.
- Dire si une lampe LED réalise un transfert ou une conversion d'énergie.
- Exploiter l'équation de l'oxydation du cuivre : réactif, produit et coefficients.
- Appliquer la loi des intensités dans un circuit en dérivation et calculer une puissance.
- Choisir la batterie la moins chère pour deux jours d'autonomie avec E = P × t.
Le sujet officiel et son corrigé détaillé en PDF sont gratuits, avec les pièges et les méthodes expliqués question par question.
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Aménager un fourgon : une partie de physique-chimie autour de l'électricité
Cette partie de physique-chimie du brevet 2020 des Centres étrangers suit un projet concret : équiper un fourgon aménagé pour voyager. Elle est notée sur 25 points et prévue pour 30 minutes. Trois parties s'enchaînent : les lampes LED, l'installation électrique, puis le choix d'une batterie. Les notions mobilisées sont la conversion d'énergie, la transformation chimique, le circuit en dérivation, la puissance et l'énergie électriques.
Les lampes LED et la conversion d'énergie
La première question demande de compléter une phrase : la lampe LED est un récepteur, alimenté en énergie électrique, qui émet de l'énergie lumineuse. Il faut ensuite dire s'il s'agit d'un transfert ou d'une conversion. La méthode est simple : comparer la forme d'énergie à l'entrée et à la sortie. Comme la forme change, c'est une conversion.
Le câble, la gaine et l'équation chimique
La gaine plastique protège l'utilisateur : le cuivre est conducteur, le plastique est isolant. Vient ensuite l'équation 2 Cu + O2 → 2 CuO. Le dioxygène, écrit à gauche de la flèche, est un réactif. Le « 2 » devant CuO s'explique par la conservation des atomes : il faut deux CuO pour retrouver les deux atomes d'oxygène de O2. Le piège classique consiste à confondre ce coefficient avec l'indice 2 de la molécule de dioxygène.
Le circuit en dérivation
Il faut reproduire le symbole de la pile sans inverser les bornes : le trait long et fin correspond à la borne +. Pour commander toutes les lampes, l'interrupteur se place dans la branche principale, en A ou en D. Avec la loi des intensités, I1 = IP − I2 = 0,15 − 0,12 = 0,03 A, soit 30 mA : attention à la conversion en milliampères. Enfin, P = U × I1 = 12 × 0,03 = 0,36 W, ce qui correspond aux indications de la lampe L1 : elle fonctionne normalement.
Choisir la bonne batterie
La dernière question est une tâche complexe. On calcule l'énergie consommée en un jour avec E = P × t : 318 Wh, donc 636 Wh pour deux jours. La batterie B est écartée car c'est une batterie de démarrage, la batterie A ne suffit pas avec 588 Wh. Seule la batterie C, à 120 €, convient. Le piège est de ne regarder que le prix ou que l'énergie : il faut vérifier les deux critères.
Nos conseils
Écris toujours la formule avant le calcul, garde les unités jusqu'au résultat et justifie chaque élimination par une valeur du document. Le corrigé détaillé reprend chaque question avec la réponse attendue sur la copie, les pièges et les méthodes.