QCM : Deux siècles d’électricité — 17 questions

Questions et réponses du QCM

1. Selon quels deux critères les sources d’énergie électrique sont-elles classées ?

La puissance produite et la durée de fonctionnement
L’origine naturelle et le coût d’installation
Le caractère renouvelable et le recours à la combustion
La tension délivrée et la nature du courant

Le caractère renouvelable et le recours à la combustion

Explication

Le classement distingue d’une part les sources renouvelables et non renouvelables, et d’autre part celles fondées sur la combustion ou la non-combustion. La puissance, la tension et le coût ne constituent pas les deux critères indiqués ici.

2. Quelle source d’énergie électrique appartient à la catégorie des sources non renouvelables ?

Une pile électrique
Un panneau solaire
Une éolienne
Un barrage d’eau

Une pile électrique

Explication

La pile électrique est classée parmi les sources non renouvelables, comme la batterie et plusieurs centrales thermiques. Les panneaux solaires, l’éolien et les barrages d’eau sont classés comme renouvelables.

3. Quelle caractéristique commune associe un barrage d’eau, des panneaux solaires, une usine marée motrice et une éolienne ?

Ces sources sont non renouvelables et combustibles.
Ces sources sont renouvelables et non combustibles.
Ces sources sont renouvelables et fondées sur la combustion.
Ces sources sont non renouvelables et non combustibles.

Ces sources sont renouvelables et non combustibles.

Explication

Ces quatre sources utilisent des ressources renouvelables sans recourir à une combustion pour produire l’électricité. Les centrales à gaz, au fioul et au charbon relèvent au contraire des sources non renouvelables fondées sur la combustion.

4. Que montre l’expérience d’Oersted à propos d’un courant électrique ?

Il empêche la formation d’un champ magnétique.
Il produit un effet magnétique.
Il transforme directement la chaleur en lumière.
Il produit une force mécanique sans interaction magnétique.

Il produit un effet magnétique.

Explication

L’expérience d’Oersted met en évidence qu’un courant électrique produit un effet magnétique. Elle ne décrit ni une conversion directe de chaleur en lumière ni une force indépendante du magnétisme.

5. Dans quelle situation une induction électromagnétique peut-elle produire un courant dans une bobine conductrice ?

Lorsqu’une bobine isolée reste éloignée de tout aimant.
Lorsqu’un aimant immobile est placé près de la bobine.
Lorsqu’un conducteur est chauffé sans variation magnétique.
Lorsqu’un aimant est déplacé près de la bobine.

Lorsqu’un aimant est déplacé près de la bobine.

Explication

L’induction électromagnétique apparaît lorsque l’aimant est mis en mouvement près de la bobine conductrice. La simple présence d’un aimant immobile ne suffit pas dans la situation décrite.

6. Quel courant est produit par le mouvement alternatif d’un aimant près d’une bobine ?

Un courant alternatif, négatif à l’approche et positif à l’éloignement.
Un courant continu, positif pendant toute la durée du mouvement.
Un courant alternatif, positif à l’approche et négatif à l’éloignement.
Un courant nul, car le déplacement de l’aimant ne modifie pas le circuit.

Un courant alternatif, positif à l’approche et négatif à l’éloignement.

Explication

Le mouvement alternatif de l’aimant engendre successivement un courant positif lorsqu’il se rapproche et négatif lorsqu’il s’éloigne. Un courant de signe constant serait continu et ne correspondrait pas à cette alternance.

7. Quel enchaînement décrit correctement le fonctionnement d’un alternateur ?

Le rotor produit de la chaleur, puis la turbine convertit cette chaleur en courant.
La turbine entraîne le rotor aimanté, qui induit un courant dans le stator fixe.
La turbine entraîne le stator fixe, qui induit un courant dans le rotor mobile.
Le stator aimanté tourne, tandis que le rotor fixe recueille le courant.

La turbine entraîne le rotor aimanté, qui induit un courant dans le stator fixe.

Explication

Dans un alternateur, la turbine fait tourner le rotor aimanté et cette rotation induit un courant électrique dans le stator, qui reste fixe. La confusion principale consiste à inverser les rôles du rotor mobile et du stator fixe.

8. Quelle conversion d’énergie est réalisée par un alternateur, avec les pertes associées ?

Il transforme une énergie électrique en énergie mécanique, tandis qu’une partie des pertes devient du mouvement.
Il transforme une énergie thermique en énergie mécanique, tandis que les pertes deviennent de la lumière.
Il transforme une énergie mécanique en énergie électrique, tandis qu’une partie des pertes devient de la chaleur.
Il transforme une énergie chimique en énergie électrique, tandis que les pertes deviennent du magnétisme.

Il transforme une énergie mécanique en énergie électrique, tandis qu’une partie des pertes devient de la chaleur.

Explication

L’alternateur convertit l’énergie mécanique du mouvement en énergie électrique, et une partie de l’énergie perdue est évacuée sous forme de chaleur. Le rendement concerne cette efficacité de conversion, mais les pertes ne deviennent pas du mouvement, de la lumière ou du magnétisme.

9. Que mesure le rendement d’un alternateur ?

La puissance mécanique fournie par la turbine en fonctionnement
La vitesse de rotation du rotor aimanté dans le stator
La quantité d’énergie thermique évacuée par le dispositif
L’efficacité de la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique

L’efficacité de la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique

Explication

Le rendement mesure l’efficacité avec laquelle l’alternateur convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. L’énergie thermique évacuée représente les pertes, tandis que la vitesse et la puissance fournie sont des grandeurs distinctes.

10. À quoi sert la caractéristique tension-intensité d’un capteur photovoltaïque ?

À déterminer sa puissance maximale et à choisir le récepteur adapté
À identifier la composition du semi-conducteur et à prévoir son vieillissement
À mesurer la température du capteur et à calculer sa durée de vie
À déterminer l’énergie lumineuse reçue et à fixer l’orientation du panneau

À déterminer sa puissance maximale et à choisir le récepteur adapté

Explication

La caractéristique tension-intensité permet de repérer la puissance maximale du capteur et d’associer un récepteur convenable. Elle ne détermine pas directement la température, la composition du matériau ou l’orientation du panneau.

11. Lorsqu’on exploite la courbe tension-intensité d’un panneau photovoltaïque, quelle association est correcte ?

La puissance maximale décrit l’éclairage, tandis que la résistance décrit la température du panneau
La résistance concerne le capteur, tandis que la puissance maximale concerne le circuit extérieur
La tension maximale concerne le récepteur, tandis que l’intensité maximale concerne sa luminosité
La puissance maximale concerne le capteur, tandis que la résistance concerne le récepteur associé

La puissance maximale concerne le capteur, tandis que la résistance concerne le récepteur associé

Explication

La courbe du capteur sert à déterminer sa puissance maximale ainsi que la résistance du récepteur à utiliser. La confusion consiste à attribuer la résistance au capteur plutôt qu’au récepteur associé.

12. Quelle définition décrit correctement un niveau d’énergie atomique ?

Une réserve d’énergie lumineuse présente entre deux électrons voisins
Une valeur d’énergie qui varie librement et continûment dans l’atome
Un état d’énergie quantifié et discontinu dans lequel l’atome peut exister
Une trajectoire électronique stable dont l’énergie augmente progressivement

Un état d’énergie quantifié et discontinu dans lequel l’atome peut exister

Explication

Un niveau d’énergie est un état permis, quantifié et discontinu, dans lequel un atome peut se trouver. L’énergie atomique ne peut donc pas prendre toutes les valeurs d’une variation continue.

13. Que se produit-il lorsqu’un atome émet une raie lumineuse ?

L’atome absorbe une lumière sans modifier la répartition de ses électrons
L’atome conserve son état d’énergie en libérant une charge électrique
L’atome passe d’un état d’énergie vers un état d’énergie inférieur
L’atome passe d’un état d’énergie vers un état d’énergie supérieur

L’atome passe d’un état d’énergie vers un état d’énergie inférieur

Explication

Une raie d’émission apparaît lors de la transition d’un atome vers un état d’énergie inférieur, avec libération d’énergie. Une transition vers un état supérieur correspond plutôt à une absorption nécessitant un apport d’énergie.

14. Dans quelle bande les électrons sont-ils considérés comme immobiles dans le modèle du semi-conducteur ?

Dans la bande de valence
Dans la zone de contact électrique
Dans la bande de conduction
Dans la bande interdite

Dans la bande de valence

Explication

La bande de valence est définie comme la bande d’énergie où les électrons sont immobiles. La bande de conduction se distingue précisément par la présence d’électrons libres capables de circuler.

15. Quelle propriété caractérise la bande de conduction d’un semi-conducteur ?

Elle sépare les deux bandes sans contenir d’électrons conducteurs
Elle bloque les charges en empêchant leur déplacement dans le matériau
Elle contient des électrons immobiles liés à la structure atomique
Elle contient des électrons libres capables de circuler

Elle contient des électrons libres capables de circuler

Explication

La bande de conduction contient des électrons libres qui peuvent se déplacer et participer au courant électrique. Les électrons immobiles sont associés à la bande de valence, tandis que la bande interdite sépare les deux bandes.

16. Que représente la bande interdite dans un semi-conducteur ?

La région où les électrons libres circulent entre deux contacts électriques
La zone de séparation entre la bande de valence et la bande de conduction
La zone extérieure au matériau dans laquelle se forme le courant électrique
La bande contenant les électrons immobiles avant toute illumination

La zone de séparation entre la bande de valence et la bande de conduction

Explication

La bande interdite est la zone énergétique qui sépare la bande de valence de la bande de conduction. Elle ne correspond donc ni à la région de circulation des électrons libres ni à une zone extérieure au matériau.

17. Comment la lumière peut-elle contribuer à la création d’un courant dans un semi-conducteur ?

Elle élargit la bande interdite afin d’immobiliser davantage d’électrons dans le matériau
Elle fournit à un électron l’énergie nécessaire pour passer de la valence à la conduction
Elle retire à un électron l’énergie nécessaire pour le maintenir dans la bande de valence
Elle transforme directement les électrons de conduction en charges fixes dans le réseau

Elle fournit à un électron l’énergie nécessaire pour passer de la valence à la conduction

Explication

La lumière apporte l’énergie permettant à un électron de franchir la bande interdite, de la bande de valence vers la bande de conduction, puis de contribuer au courant. Elle ne maintient pas l’électron dans la bande de valence et ne transforme pas les charges libres en charges fixes.

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Selon quels critères classifie-t-on les sources d’énergie électrique ?

Renouvelable ou non renouvelable, et combustion ou non combustion.

Quelles sources d’énergie électrique sont non renouvelables ?

La batterie, la centrale nucléaire, la centrale à gaz, la centrale au fioul, la centrale au charbon et la pile électrique.

Quelles sources d’énergie électrique sont renouvelables et non combustibles ?

Le barrage d’eau, les panneaux solaires, l’usine marée motrice et l’éolien.

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