Brevet 2025 Asie : la sécurité électrique à bord d'un voilier

La partie de physique-chimie de ce sujet, notée sur 25 points pour 30 minutes, se déroule sur un voilier moderne. Une batterie de 12 V alimente tous les appareils de bord, mais l'air humide oxyde les connexions en cuivre. Les neuf questions passent du montage électrique à la chimie de l'oxydation, puis reviennent au circuit pour expliquer pourquoi la lampe tricolore du bateau brille si faiblement.

Questions 1 à 4 : montage en dérivation et oxydation du cuivre

Le texte précise que les appareils fonctionnent indépendamment les uns des autres : ils sont donc branchés en dérivation, car en série un seul appareil éteint couperait tous les autres. Pour protéger les connexions, il faut empêcher le contact entre le cuivre et l'air humide, par exemple avec une gaine, un vernis ou un boîtier étanche. Parmi les quatre équations, seule 2 Cu + O2 → 2 CuO convient : le cuivre et le dioxygène sont les réactifs, l'oxyde de cuivre est le produit, et les atomes se conservent. Le piège est la quatrième équation, ajustée elle aussi mais écrite dans le mauvais sens. Enfin, l'atome de cuivre qui perd deux électrons devient l'ion Cu2+, positif et non négatif.

Questions 5 à 7 : intensité et appareils de mesure

Avec P = U × I, la lampe de 6 W sous 12 V est traversée par I = 6 / 12 = 0,5 A en fonctionnement normal. Sur le schéma, l'ampèremètre se place en série dans la boucle et le voltmètre en dérivation aux bornes de la résistance de 47 Ω. Il ne faut oublier aucun dipôle en recopiant le circuit. Ajouter une résistance en série fait diminuer l'intensité : le sujet le confirme avec 0,19 A mesurés au lieu de 0,5 A.

Questions 8 et 9 : lecture graphique et additivité des tensions

Sur le graphique, pour I = 0,19 A, on lit une tension d'environ 8,9 V aux bornes de la résistance. La loi d'additivité des tensions dans un circuit en série donne alors la tension de la lampe : 12 - 8,9 - 0 = 3,1 V. Le calcul ne suffit pas : il faut commenter en comparant 3,1 V à la tension nominale de 12 V, et conclure que la lampe brille très faiblement à cause de la connexion oxydée.

Conseils pour cette partie

Écris chaque formule avant de remplacer les valeurs, avec les unités. Dans un « montrer que », termine par une phrase qui retrouve la valeur annoncée. Quand on te demande de commenter, compare toujours ton résultat à une valeur du sujet et réponds au problème posé au départ.