La physique-chimie représente coefficient 1 au brevet 2026, mais ses formules reviennent chaque année dans les mêmes grandes familles de questions. Électricité, forces, atomes, énergie : on peut tout réviser en partant d'un petit stock de formules clés. Cette fiche rassemble l'essentiel du programme de 3e, avec les formules à connaître par cœur, des exemples rapides et un tableau des ions à garder sous la main.
Programme physique-chimie
En 3e, la physique-chimie au brevet couvre 4 grands blocs. Le sujet dure 1 h 30 et mélange questions courtes, calculs et parfois un schéma à compléter.
- Électricité : loi d'Ohm, loi des nœuds, loi des mailles
- Forces et mouvement : poids, forces, principe d'inertie
- Matière : atomes, ions, molécules, tableau périodique simplifié
- Énergie : transferts thermiques, énergie électrique, formule E = mcΔT
Chaque bloc peut représenter environ 25 % des points. On ne fait pas l'impasse sur l'un d'eux. Le meilleur réflexe : lire l'énoncé en entier avant de commencer, repérer les données numériques et les unités demandées.
Les examinateurs notent aussi la présentation : écrire la formule, remplacer les valeurs, donner l'unité du résultat. Même une réponse fausse peut rapporter des points si la démarche est correcte.
L'électricité (U=RI)
La loi d'Ohm est la formule numéro 1 à maîtriser : U = R × I. U est la tension en volts (V), R la résistance en ohms (Ω), I l'intensité en ampères (A).
- Pour trouver I : I = U / R
- Pour trouver R : R = U / I
Exemple : Une résistance de 50 Ω est soumise à une tension de 12 V. Quelle est l'intensité ? I = 12 / 50 = 0,24 A.
En circuit série, l'intensité est la même partout. En circuit parallèle, c'est la tension qui est identique aux bornes de chaque dipôle. On retient aussi la loi des mailles : la somme des tensions dans une maille est nulle, et la loi des nœuds : la somme des intensités qui arrivent à un nœud égale la somme de celles qui en repartent.
Pour l'énergie électrique : E = U × I × t, avec t en secondes et E en joules (J). Si t est en heures, on obtient des wattheures (Wh).
Les forces et mouvement
Une force se représente par une flèche (vecteur). Elle possède un point d'application, une direction, un sens et une valeur (en newtons, N).
Le poids d'un objet se calcule avec : P = m × g, où m est la masse en kilogrammes et g ≈ 10 N/kg sur Terre.
- Un objet de 5 kg a un poids de 5 × 10 = 50 N
- Le poids est dirigé vers le bas (vers le centre de la Terre)
- La réaction du support est opposée au poids quand l'objet est à l'équilibre
Le principe d'inertie dit : si la somme des forces sur un objet est nulle, il reste immobile ou se déplace en ligne droite à vitesse constante. Si les forces ne se compensent pas, le mouvement change (accélération, décélération, changement de direction).
Pour les exercices, on identifie d'abord toutes les forces qui s'exercent sur l'objet, on vérifie si elles se compensent, puis on conclut sur le type de mouvement.
La matière (atomes, ions, molécules)
Un atome est électriquement neutre. Il est composé d'un noyau (protons + neutrons) et d'électrons qui tournent autour. Le numéro atomique Z donne le nombre de protons (et d'électrons pour un atome neutre).
Un ion est un atome (ou groupe d'atomes) qui a perdu ou gagné des électrons :
| Ion | Formule | Charge |
|---|---|---|
| Ion sodium | Na⁺ | +1 |
| Ion chlorure | Cl⁻ | −1 |
| Ion calcium | Ca²⁺ | +2 |
| Ion oxyde | O²⁻ | −2 |
| Ion fer (III) | Fe³⁺ | +3 |
Une molécule est un groupe d'atomes liés. Exemples à connaître : eau (H₂O), dioxygène (O₂), diazote (N₂), dioxyde de carbone (CO₂), méthane (CH₄). Pour équilibrer une équation de réaction chimique, on ajuste les coefficients stœchiométriques sans modifier les formules.
Énergie et transformations
La formule clé pour les transferts thermiques est : E = m × c × ΔT.
- E = énergie en joules (J)
- m = masse en kilogrammes (kg)
- c = capacité thermique massique en J/(kg·°C) — donnée dans l'énoncé
- ΔT = variation de température en °C (T finale − T initiale)
Exemple : On chauffe 2 kg d'eau (c = 4 180 J/(kg·°C)) de 20 °C à 70 °C. E = 2 × 4 180 × 50 = 418 000 J.
L'énergie se conserve : elle se transforme mais ne disparaît pas. Une ampoule convertit l'énergie électrique en lumière et en chaleur. Un moteur convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. On parle de rendement quand une partie de l'énergie est « perdue » sous forme de chaleur.
Les sources d'énergie renouvelables (soleil, vent, eau) s'opposent aux sources non renouvelables (pétrole, charbon, gaz). Ce point revient souvent dans les questions de contexte.
Les conversions d'unités
Beaucoup de points sont perdus à cause des unités. Voici les conversions indispensables :
- Temps : 1 h = 3 600 s ; 1 min = 60 s
- Masse : 1 kg = 1 000 g ; 1 t = 1 000 kg
- Longueur : 1 km = 1 000 m ; 1 cm = 0,01 m ; 1 mm = 0,001 m
- Énergie : 1 kJ = 1 000 J ; 1 kWh = 3 600 000 J
- Tension : 1 kV = 1 000 V
Méthode rapide : on vérifie toujours les unités avant de calculer. Si l'énoncé donne une masse en grammes et que la formule utilise des kilogrammes, on convertit d'abord. Écrire l'unité à chaque étape du calcul évite les erreurs.
Pour les vitesses : 1 m/s = 3,6 km/h. Pour passer de km/h à m/s, on divise par 3,6. Pour passer de m/s à km/h, on multiplie par 3,6.
FAQ
Combien de formules faut-il connaître par cœur pour le brevet de physique-chimie ?
Une dizaine de formules suffisent pour couvrir l'essentiel : U = RI, P = m × g, E = m × c × ΔT, E = U × I × t, et les lois des circuits (mailles et nœuds). Le reste est souvent donné dans l'énoncé. L'important est de savoir les utiliser : écrire la formule, identifier les données, remplacer les lettres par les valeurs avec leurs unités, puis calculer.
Est-ce que le tableau périodique est fourni au brevet ?
Oui, un extrait du tableau périodique est fourni dans le sujet. On n'a pas à le mémoriser entier. En revanche, il faut savoir le lire : le numéro atomique Z (nombre de protons), la masse atomique, et reconnaître les familles chimiques. Connaître les symboles des éléments courants — H, C, O, N, Na, Cl, Ca, Fe — reste utile pour aller plus vite le jour J.
Quelle est la différence entre masse et poids ?
La masse (en kg) est une propriété de l'objet, elle ne change pas selon l'endroit. Le poids (en N) est une force exercée par la gravité sur cet objet : il varie selon la planète. Sur Terre, g ≈ 10 N/kg. Sur la Lune, g ≈ 1,6 N/kg. Un objet de 10 kg pèse 100 N sur Terre mais seulement 16 N sur la Lune. La confusion entre les deux est l'une des erreurs les plus fréquentes au brevet.
Comment équilibrer une équation chimique ?
On ajuste les coefficients devant les formules, sans jamais changer les indices dans les formules elles-mêmes. On compte le nombre d'atomes de chaque élément de chaque côté de la flèche, puis on ajuste jusqu'à l'égalité. Exemple : la combustion du méthane donne CH₄ + 2 O₂ → CO₂ + 2 H₂O. On vérifie : 1 C, 4 H et 4 O de chaque côté. Procéder élément par élément, en commençant par les moins fréquents.
Combien de temps consacrer à la révision physique-chimie avant le brevet ?
Avec 3 à 4 semaines de travail régulier, on couvre tout le programme. L'idéal est de faire 20 à 30 minutes par jour plutôt qu'une longue session le week-end. On commence par revoir les formules et les définitions, puis on s'entraîne sur des exercices type brevet. Les annales des 3 dernières années sont la meilleure source d'entraînement : les types de questions changent peu d'une année à l'autre.
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