Capteurs électriques : exercices corrigés de Seconde

Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Un capteur électrique transforme une grandeur physique (par exemple la température) en une grandeur électrique mesurable : tension ou intensité.
La caractéristique d'un dipôle relie la tension à ses bornes et l'intensité qui le traverse ; la thermistance est un capteur de température.
Pour un conducteur ohmique : $U = R \times I$ ; l'intensité s'exprime en ampères, la tension en volts, la résistance en ohms.
Dans un circuit à deux mailles, on combine la loi des mailles (tensions) et la loi des nœuds (intensités).
Quand on dispose d'une valeur de référence, on compare le résultat de mesure à cette valeur, par exemple en calculant un écart relatif.

Comment utiliser ces exercices

Ces exercices te font manipuler les capteurs électriques du programme de Seconde. Les exercices sont classés par difficulté croissante : le niveau 1 vérifie que tu maîtrises le vocabulaire et les relations de base, le niveau 3 demande de relier plusieurs idées dans un même circuit. Cherche d'abord seul(e), sur papier, avec un schéma. Ouvre un indice seulement quand tu es vraiment bloqué(e), puis compare ta démarche avec la correction étape par étape.

Les exercices

Exercice 1 Reconnaître un capteur électrique

★☆☆Environ 5 min

On étudie trois dispositifs :

A : une thermistance placée dans un circuit alimenté par un générateur ;
B : une lampe de poche qui s'allume quand on ferme l'interrupteur ;
C : un conducteur ohmique de résistance fixe $R = 470\ \Omega$ .

Lequel de ces dispositifs est un capteur électrique de température ?
Pourquoi la lampe de poche n'est-elle pas un capteur ?
Explique en une phrase pourquoi le conducteur ohmique de l'énoncé ne convient pas pour mesurer une température.

Indice 1

Un capteur doit fournir une information électrique qui dépend de la grandeur physique à mesurer.

Indice 2

Demande-toi si la valeur de la résistance change quand la température change.

Voir la correction pas à pas

Question 1. La thermistance (dispositif A) est un capteur électrique de température ².
Question 2. L'ampoule de la lampe de poche convertit l'énergie électrique en lumière : elle ne délivre aucun signal électrique qui informe sur une grandeur physique à mesurer. C'est un récepteur, pas un capteur.
Question 3. La résistance du conducteur ohmique est fixe : le signal électrique ne varie pas avec la température, donc il ne renseigne pas sur elle.
Pour qu'un dipôle serve de capteur, une de ses propriétés électriques doit dépendre de la grandeur physique étudiée.

Un capteur se reconnaît à ce qu'une grandeur électrique (résistance, tension, intensité) varie avec la grandeur physique à mesurer. Un dipôle à résistance fixe ou un simple récepteur ne remplit pas ce rôle.

Exercice 2 Intensité dans un conducteur ohmique

★☆☆Environ 5 min

Un conducteur ohmique de résistance $R = 220\ \Omega$ est soumis à une tension $U = 4{,}4\ \text{V}$ . Pour un tel dipôle, la tension et l'intensité sont liées par $U = R \times I$ .

Exprime $I$ en fonction de $U$ et $R$ .
Calcule l'intensité $I$ en ampères.
Convertis le résultat en milliampères.

Indice 1

Isole $I$ en divisant les deux membres de la relation par $R$ .

Indice 2

$1\ \text{A} = 1000\ \text{mA}$ .

Voir la correction pas à pas

On part de $U = R \times I$ et on divise par $R$ : $I = \dfrac{U}{R}$ .
On remplace par les valeurs : $I = \dfrac{4{,}4}{220}$ .
On calcule : $I = 0{,}020\ \text{A}$ .
On convertit : $0{,}020\ \text{A} = 20\ \text{mA}$ .

Le conducteur ohmique est traversé par une intensité de $0{,}020\ \text{A}$ , soit $20\ \text{mA}$ . Ordre de grandeur cohérent pour un petit circuit de laboratoire.

Exercice 3 Résistance d'une thermistance à partir de sa caractéristique

★☆☆Environ 8 min

On maintient une thermistance à température constante et on relève sa caractéristique tension-courant :

$I$ (mA)	0,5	1,0	2,0
$U$ (V)	0,75	1,50	3,00

À cette température, on suppose que la thermistance se comporte comme un conducteur ohmique.

Les points relevés sont-ils cohérents avec cette hypothèse ? Justifie en calculant le rapport $U/I$ pour chaque point.
Donne la valeur de la résistance de la thermistance à cette température, en ohms.

Indice 1

Pour un conducteur ohmique, le rapport $U/I$ est constant.

Indice 2

Convertis les milliampères en ampères avant de diviser.

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Point 1 : $\dfrac{0{,}75}{0{,}5\times10^{-3}} = 1500\ \Omega$ .
Point 2 : $\dfrac{1{,}50}{1{,}0\times10^{-3}} = 1500\ \Omega$ .
Point 3 : $\dfrac{3{,}00}{2{,}0\times10^{-3}} = 1500\ \Omega$ .
Le rapport est identique pour les trois points : la caractéristique est une droite passant par l'origine, l'hypothèse est cohérente.
La résistance de la thermistance à cette température vaut donc $R = 1500\ \Omega$ .

À température fixée, la thermistance se comporte comme un conducteur ohmique de résistance $1500\ \Omega$ . Si la température change, la caractéristique change : c'est ce qui fait de la thermistance un capteur.

Exercice 4 Tension aux bornes d'une thermistance (circuit en série)

★★☆Environ 10 min

Un générateur idéal de tension $E = 12\ \text{V}$ alimente, en série, un conducteur ohmique de résistance $R = 330\ \Omega$ et une thermistance. Un ampèremètre placé dans le circuit indique $I = 20\ \text{mA}$ .

Fais le schéma du circuit en plaçant l'ampèremètre et deux voltmètres, un aux bornes de chaque dipôle.
Calcule la tension $U_R$ aux bornes du conducteur ohmique.
En appliquant la loi des mailles, déduis la tension $U_{th}$ aux bornes de la thermistance.

Indice 1

Un ampèremètre se place en série, un voltmètre en dérivation aux bornes du dipôle étudié.

Indice 2

La loi des mailles s'écrit ici $E = U_R + U_{th}$ .

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Schéma : générateur, conducteur ohmique, thermistance et ampèremètre sont placés à la suite les uns des autres ; chaque voltmètre est branché en dérivation sur un dipôle.
L'intensité est la même dans tout le circuit en série : $I = 0{,}020\ \text{A}$ .
Tension aux bornes du conducteur ohmique : $U_R = R \times I = 330 \times 0{,}020 = 6{,}6\ \text{V}$ .
Loi des mailles : $E = U_R + U_{th}$ , donc $U_{th} = E - U_R$ .
Application numérique : $U_{th} = 12 - 6{,}6 = 5{,}4\ \text{V}$ .

La tension aux bornes de la thermistance est $U_{th} = 5{,}4\ \text{V}$ . Vérification : $6{,}6 + 5{,}4 = 12\ \text{V}$ , ce qui est bien la tension du générateur.

Exercice 5 Étalonner un capteur de température

★★☆Environ 10 min

Un capteur de température délivre une tension $U$ qui varie de façon affine avec la température $\theta$ (en °C). L'étalonnage donne :

$U = 0{,}50\ \text{V}$ pour $\theta = 0\ °\text{C}$ ;
$U = 1{,}50\ \text{V}$ pour $\theta = 100\ °\text{C}$ .

Calcule le coefficient directeur $a$ de la droite d'étalonnage $U = a\,\theta + b$ , en V/°C.
Donne la valeur de $b$ et écris la relation $U(\theta)$ .
On mesure $U = 0{,}93\ \text{V}$ . Quelle est la température correspondante ?

Indice 1

Le coefficient directeur est $a = \dfrac{\Delta U}{\Delta \theta}$ .

Indice 2

$b$ est la tension à $0\ °\text{C}$ .

Indice 3

Pour la question 3, isole $\theta$ dans la relation.

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Coefficient directeur : $a = \dfrac{1{,}50-0{,}50}{100-0} = 0{,}010\ \text{V/°C}$ .
Ordonnée à l'origine : $b = 0{,}50\ \text{V}$ , car c'est la tension à $0\ °\text{C}$ .
La relation d'étalonnage est donc $U = 0{,}010\,\theta + 0{,}50$ .
On isole $\theta$ : $\theta = \dfrac{U - 0{,}50}{0{,}010}$ .
Application numérique : $\theta = \dfrac{0{,}93 - 0{,}50}{0{,}010} = 43\ °\text{C}$ .

Une tension de $0{,}93\ \text{V}$ correspond à une température de $43\ °\text{C}$ . L'étalonnage consiste à relier chaque valeur du signal électrique à une valeur de la grandeur physique.

Exercice 6 Comparer une mesure à une valeur de référence

★★☆Environ 8 min

Pour contrôler un capteur, on le plonge dans un bain thermostaté dont un thermomètre de référence indique $25{,}0\ °\text{C}$ . Le capteur, une fois étalonné, affiche $24{,}6\ °\text{C}$ .

Calcule l'écart absolu entre la mesure et la référence.
Calcule l'écart relatif, en pourcentage de la valeur de référence.
Un élève affirme : « le capteur est parfaitement exact ». Que réponds-tu ?

Indice 1

L'écart absolu est la valeur positive de la différence.

Indice 2

L'écart relatif vaut $\dfrac{\text{écart absolu}}{\text{valeur de référence}}\times 100$ .

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Écart absolu : $|24{,}6 - 25{,}0| = 0{,}4\ °\text{C}$ .
Écart relatif : $\dfrac{0{,}4}{25{,}0}\times 100 = 1{,}6\ \%$ .
Le résultat n'est pas identique à la référence : le capteur n'est donc pas parfaitement exact. L'écart, assez faible, montre qu'il reste utilisable pour des mesures qui n'exigent pas une très grande précision.

L'écart relatif est de $1{,}6\ \%$ . Comparer un résultat à une valeur de référence, c'est chiffrer l'écart, puis juger s'il est acceptable pour l'usage prévu ².

Exercice 7 Thermistance dans un montage diviseur de tension

★★★Environ 15 min

Pour mesurer une température, on monte en série un générateur de tension $E = 6{,}0\ \text{V}$ , un conducteur ohmique de résistance $R_0 = 1000\ \Omega$ et une thermistance. Le capteur fournit la tension $U_0$ lue aux bornes de $R_0$ . La résistance $R_{th}$ de la thermistance dépend de la température :

$\theta$ (°C)	10	20	30	40
$R_{th}$ (Ω)	3600	2400	1700	1200

Écris la résistance totale du circuit en fonction de $R_0$ et $R_{th}$ , puis l'intensité $I$ qui circule.
Montre que $U_0 = E\times\dfrac{R_0}{R_0 + R_{th}}$ .
Calcule $U_0$ pour $\theta = 20\ °\text{C}$ , puis pour $\theta = 40\ °\text{C}$ .
Quand la température augmente, la tension $U_0$ augmente-t-elle ou diminue-t-elle ? Explique.

Indice 1

Dans un circuit en série, les résistances s'additionnent.

Indice 2

$U_0 = R_0\times I$ .

Indice 3

Pour la dernière question, regarde comment $R_{th}$ évolue dans le tableau.

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La résistance totale en série est $R_{tot} = R_0 + R_{th}$ ; le générateur impose $E = R_{tot}\times I$ , donc $I = \dfrac{E}{R_0 + R_{th}}$ .
Tension aux bornes de $R_0$ : $U_0 = R_0\times I = E\times\dfrac{R_0}{R_0+R_{th}}$ .
À $20\ °\text{C}$ : $U_0 = 6{,}0\times\dfrac{1000}{1000+2400} = 6{,}0\times\dfrac{1000}{3400}\approx 1{,}76\ \text{V}$ .
À $40\ °\text{C}$ : $U_0 = 6{,}0\times\dfrac{1000}{1000+1200} = 6{,}0\times\dfrac{1000}{2200}\approx 2{,}73\ \text{V}$ .
D'après le tableau, $R_{th}$ diminue quand la température augmente. Le dénominateur $R_0+R_{th}$ diminue alors, donc le rapport $\dfrac{R_0}{R_0+R_{th}}$ augmente, et $U_0$ aussi.

À $40\ °\text{C}$ , la tension lue vaut environ $2{,}73\ \text{V}$ ; elle est plus grande qu'à $20\ °\text{C}$ . Chaque valeur de $U_0$ correspond à une température : le montage convertit une température en tension mesurable avec un voltmètre ou une carte d'acquisition.

Les questions qu'on se pose

Comment savoir si je dois utiliser la loi des mailles ou la loi d'Ohm ?

Regarde ce que l'énoncé te donne et ce qu'il te demande. Si tu connais la résistance d'un conducteur ohmique et l'une de ses deux grandeurs (tension ou intensité), la relation $U = R \times I$ donne l'autre. Si tu dois relier plusieurs tensions dans une même boucle du circuit, par exemple celle du générateur et celles des dipôles, c'est la loi des mailles. Dans un circuit à plusieurs dipôles, on utilise souvent les deux, l'une après l'autre.

Pourquoi une thermistance sert-elle de capteur de température ?

Parce que ses propriétés électriques dépendent de la température : c'est un capteur électrique de température ². Sa résistance change quand la température change, donc la tension ou l'intensité dans le circuit change aussi. En mesurant ce signal électrique et en s'aidant d'un étalonnage, on retrouve la température.

Sources

Ressources Éduscol - Signaux et capteurs électriques, eduscol.education.fr. Consulté le 9 novembre 2026.
Ressource électricité - Seconde, ac-strasbourg.fr. Consulté le 9 novembre 2026.

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L'essentiel

Comment utiliser ces exercices

Les exercices

Exercice 1 Reconnaître un capteur électrique

Exercice 2 Intensité dans un conducteur ohmique

Exercice 3 Résistance d'une thermistance à partir de sa caractéristique

Exercice 4 Tension aux bornes d'une thermistance (circuit en série)

Exercice 5 Étalonner un capteur de température

Exercice 6 Comparer une mesure à une valeur de référence

Exercice 7 Thermistance dans un montage diviseur de tension

Les questions qu'on se pose

Sources

Primaire

Collège

Lycée

Supérieur