Fiche d'activités de la leçon : Résistance et résistivité des conducteurs Physique

Dans cette feuille d’activités, nous nous entraînerons à décrire les relations entre les dimensions d’un objet, le mouvement des électrons libres à travers cet objet et sa résistance.

Q1:

Laquelle des formules suivantes relie correctement la résistivité, 𝜌, d'une substance à la résistance d'un objet de longueur, 𝑙, qui est formé de la substance si l'objet a une aire de la section transversale 𝐴 et une résistance 𝑅?

  • A𝑅=𝜌𝐴𝑙
  • B𝜌=𝑅𝑙𝐴
  • C𝑅=𝜌𝐴𝑙
  • D𝑅=𝜌𝑙𝐴

Q2:

Les figures (a) et (b) représentent des sections d'objets conducteurs identiques constitués de trois ions espacés de manière régulière. Les électrons libres dont la vitesse est supérieure à la vitesse 𝑣déchappée peuvent quitter l'ion le plus proche pour aller vers un ion voisin. Les électrons libres avec des vitesses inférieures à 𝑣déchappée ne se déplacent pas vers un ion voisin. Les figures (c) et (d) représentent des sections d'objets conducteurs dans lesquelles l'espacement entre les ions est plus grand que pour les objets représentés sur les figures (a) et (b). La densité en électrons libres dans l'objet de la figure (d) est la même que la densité en électrons libres dans les objets illustrés aux figures (a) et (b). La densité en électrons libres dans l'objet de la figure (c) est supérieure à la densité en électrons libres dans les objets représentés sur les figures (a) et (b). La vitesse moyenne à laquelle un électron libre typique se déplace dans les objets des figures (c) et (d) est 𝑣déchappée.

Des fils conducteurs de mêmes dimensions faits de matériaux avec lesquels les objets des figures (a) et (d) sont faits sont soumis à la même différence de potentiel. Laquelle des affirmations suivantes décrit le plus correctement comment le courant passant dans le fil I, qui est fait du matériau de la figure (a), se compare au courant traversant le fil II, qui est fait du matériau de la figure (d) ?

  • AL'intensité de courant dans le fil II est supérieure à celle dans le fil I.
  • BL'intensité de courant dans le fil I est supérieure à celle dans le fil II.
  • CL'intensité de courant est la même dans les deux fils.

Des fils conducteurs ayant les même dimensions faits de matériaux avec lesquels les objets des figures (c) et (d) sont faits sont soumis à la même différence de potentiel. Laquelle des affirmations suivantes décrit le plus correctement la manière dont le courant traversant le fil I, qui est constitué du matériau de la figure (c), se compare au courant traversant le fil II, qui est constitué du matériau issu de la figure (d), compte tenu de la répulsion réciproque des électrons ?

  • AL'intensité de courant dans le fil I est supérieure à celle dans le fil II.
  • BL'intensité de courant est la même dans les deux fils.
  • CL'intensité de courant dans le fil II est supérieure à celle dans le fil I.

Q3:

Le schéma illustre deux circuits très semblables. Une section de fil conducteur de chaque circuit a été largement agrandie pour montrer les ions qui composent le fil conducteur et les électrons libres qui se déplacent entre ces ions. Les fils conducteurs sont tous les deux faits de la même substance, mais les fils conducteurs dans le circuit du schéma (b) sont d'une épaisseur plus grande que les fils conducteurs dans le circuit du schéma (a).

Laquelle des affirmations suivantes compare correctement les résistivités des sections de fils conducteurs des schémas (a) et (b)?

  • ALa résistivité de la section du schéma (b) est supérieure à la résistivité de la section du schéma (a).
  • BLa résistivité de la section du schéma (a) est supérieure à la résistivité de la section du schéma (b).
  • CLes résistivités sont les mêmes pour les deux sections.

Laquelle des affirmations suivantes compare correctement les aires des sections transversales des fils conducteurs illustrés?

  • ALes sections transversales des fils sont identiques.
  • BL'aire de la section transversale du fil du schéma (a) est supérieure à l'aire de la section transversale du fil du schéma (b).
  • CL'aire de la section transversale du fil du schéma (b) est supérieure à l'aire de la section transversale du fil du schéma (a).

Laquelle des affirmations suivantes compare correctement le nombre d'électrons libres par mètre de longueur du fil conducteur dans chaque schéma?

  • ALe nombre d'électrons libres par mètre de longueur du fil conducteur du schéma (a) est supérieur au nombre d'électrons libres par mètre de longueur du fil conducteur du schéma (b).
  • BLe nombre d'électrons libres par mètre de longueur du fil conducteur du schéma (b) est supérieur au nombre d'électrons libres par mètre de longueur du fil conducteur du schéma (a).
  • CLe nombre d'électrons libres par mètre de longueur est le même pour les deux fils.

Laquelle des affirmations suivantes compare correctement le temps moyen mis par un électron libre pour traverser d'un côté de la section à l'autre dans chaque schéma?

  • ALe temps moyen mis par un électron libre à traverser d'un côté de la section à l'autre dans le schéma (b) est supérieur au temps moyen mis par un électron libre à traverser d'un côté de la section à l'autre dans le schéma (a).
  • BLe temps moyen mis par un électron libre pour traverser d'un côté de la section à l'autre est le même pour les deux sections.
  • CLe temps moyen mis par un électron libre à traverser d'un côté de la section à l'autre dans le schéma (a) est supérieur au temps moyen mis par un électron libre à traverser d'un côté de la section à l'autre dans le schéma (b).

Laquelle des affirmations suivantes compare correctement comment la résistance de la section du fil conducteur dans chaque schémas?

  • ALa résistance de la section dans le schéma (a) est plus grande.
  • BLa résistance de la section dans le schéma (b) est plus grande.
  • CLa résistance des deux sections est la même.

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