QCM : Alternateurs et cellules photovoltaïques (16 questions)

Question 1

1. Quel rôle énergétique un alternateur remplit-il dans une centrale électrique ?

Il convertit l’énergie lumineuse en énergie électrique.

Il stocke l’énergie électrique sous forme chimique.

Il convertit l’énergie électrique en énergie mécanique.

Il convertit l’énergie mécanique en énergie électrique.

Explication

Un alternateur transforme l’énergie mécanique qu’il reçoit en énergie électrique. La conversion lumineuse-électrique relève d’un capteur photovoltaïque, l’inversion des formes d’énergie inverse son rôle, et le stockage chimique correspond à un autre dispositif.

Answer

Il convertit l’énergie mécanique en énergie électrique.

Question 2

2. Dans un montage de production électrique, quelle association de composants permet de décrire la constitution essentielle d’un alternateur ?

Un aimant et une résistance de chauffage sans mouvement relatif.

Une source de champ magnétique et une bobine conductrice immobiles ensemble.

Une source électrique et une bobine conductrice en mouvement relatif.

Une source de champ magnétique et une bobine conductrice en mouvement relatif.

Explication

L’alternateur comprend une source de champ magnétique et une bobine conductrice qui se déplacent l’une par rapport à l’autre. Une résistance de chauffage ne remplace pas la bobine, une source électrique n’est pas la source magnétique décrite, et l’absence de mouvement relatif écarte la configuration essentielle.

Answer

Une source de champ magnétique et une bobine conductrice en mouvement relatif.

Question 3

3. Lors de l’inspection d’un alternateur, un technicien repère une pièce solidaire du bâti et une autre qui tourne. Comment doit-il les nommer ?

La pièce solidaire du bâti est la bobine, et celle qui tourne est le champ magnétique.

La pièce solidaire du bâti est le rotor, et celle qui tourne est le stator.

La pièce solidaire du bâti est le rotor, et celle qui tourne est la source magnétique.

La pièce solidaire du bâti est le stator, et celle qui tourne est le rotor.

Explication

Le stator est la partie fixe de l’alternateur et le rotor sa partie mobile. Inverser ces noms confond leurs rôles, tandis que la bobine et la source magnétique ne sont pas les désignations de ces deux parties.

Answer

La pièce solidaire du bâti est le stator, et celle qui tourne est le rotor.

Question 4

4. Pour comparer l’efficacité de deux conversions d’énergie, quelle grandeur faut-il examiner ?

Les pertes thermiques.

Le rendement.

L’énergie reçue.

La puissance produite.

Explication

Le rendement est la grandeur qui évalue l’efficacité d’une conversion d’énergie. L’énergie reçue et la puissance produite décrivent d’autres aspects du fonctionnement, tandis que les pertes thermiques seules ne constituent pas la grandeur d’efficacité.

Answer

Le rendement.

Question 5

5. Deux alternateurs fonctionnent dans des conditions comparables, mais le rendement du premier est plus proche de 1. Quelle conclusion peut-on tirer sur leurs pertes thermiques ?

Le premier convertit moins d’énergie mécanique en énergie électrique.

Les deux présentent nécessairement les mêmes pertes thermiques.

Le premier présente des pertes thermiques moins importantes.

Le premier présente des pertes thermiques plus importantes.

Explication

Quand le rendement d’un alternateur se rapproche de 1, ses pertes d’énergie thermique diminuent. Dire que les pertes augmentent inverse cette relation, et un rendement élevé ne signifie pas une conversion électrique moindre.

Answer

Le premier présente des pertes thermiques moins importantes.

Question 6

6. Un alternateur de centrale reçoit $200\,\text{MJ}$ d’énergie mécanique et fonctionne au rendement moyen indiqué pour ces installations. Quelle énergie électrique produit-il ?

10\,\text{MJ}

199{,}05\,\text{MJ}

1{,}9\,\text{MJ}

190\,\text{MJ}

Explication

Le rendement moyen est de 0,95, donc l’énergie électrique produite vaut $200\,\text{MJ}\times0{,}95=190\,\text{MJ}$ . $10\,\text{MJ}$ correspond aux pertes, $199{,}05\,\text{MJ}$ vient d’une soustraction incorrecte, et $1{,}9\,\text{MJ}$ traite 0,95 comme un pourcentage.

Answer

$$190\,\text{MJ}$$

Question 7

7. Dans un atome, que signifie le fait que l’énergie soit quantifiée ?

Elle ne peut prendre que certaines valeurs.

Elle ne peut être ni absorbée ni émise.

Elle peut prendre toutes les valeurs d’un intervalle continu.

Elle reste identique quel que soit l’état de l’atome.

Explication

Une énergie quantifiée ne peut prendre que certaines valeurs permises. L’intervalle continu nie cette discrétisation, l’énergie constante confond quantification et invariance, et l’absence d’échange confond quantification avec l’impossibilité d’absorber ou d’émettre.

Answer

Elle ne peut prendre que certaines valeurs.

Question 8

8. Un atome possède deux niveaux d’énergie séparés par une certaine valeur. Parmi plusieurs photons incidents, lequel peut être absorbé par cet atome pour passer d’un niveau à l’autre ?

Celui dont l’énergie égale celle du niveau initial.

Celui dont l’énergie égale l’écart entre les deux niveaux.

Celui dont l’énergie est inférieure à l’écart entre les deux niveaux.

Celui dont l’énergie dépasse l’écart entre les deux niveaux.

Explication

L’absorption a lieu lorsque l’énergie du photon correspond exactement à l’écart entre les niveaux. Une énergie simplement supérieure ne satisfait pas cette condition, la règle de l’émission ne remplace pas celle de l’absorption, et le niveau initial n’est pas la grandeur de comparaison.

Answer

Celui dont l’énergie égale l’écart entre les deux niveaux.

Question 9

9. Dans l’exemple de l’atome d’hydrogène, quelle lumière est produite lorsque l’atome passe de l’état excité 3 à l’état plus stable 2 ?

Un photon de longueur d’onde 656 nm, associé à une raie rouge.

Un photon de longueur d’onde 656 nm, associé à une raie violette.

Un photon de longueur d’onde 486 nm, associé à une raie bleue-verte.

Un photon de longueur d’onde 486 nm, associé à une raie rouge.

Explication

La transition de l’état 3 vers l’état 2 émet un photon de longueur d’onde 656 nm, correspondant à une raie rouge. La valeur 486 nm ne correspond pas à cet exemple, l’association au violet confond la couleur, et le couple 486 nm-rouge associe une valeur à une couleur incorrecte.

Answer

Un photon de longueur d’onde 656 nm, associé à une raie rouge.

Question 10

10. Un matériau isolant devient facilement conducteur lorsqu’on lui apporte de l’énergie. Comment le classe-t-on ?

Comme un isolant permanent.

Comme un semi-conducteur.

Comme une cellule photovoltaïque.

Comme un conducteur métallique.

Explication

Un semi-conducteur est un isolant électrique qui peut devenir facilement conducteur par apport d’énergie. Le conducteur métallique est déjà conducteur, l’isolant permanent ne devient pas conducteur, et une cellule photovoltaïque désigne un dispositif, pas cette catégorie de matériau.

Answer

Comme un semi-conducteur.

Question 11

11. Dans une cellule, des photons arrivent sur un semi-conducteur dont la bande interdite est caractérisée par un certain seuil énergétique. Quelle condition peut permettre aux électrons de produire un courant ?

L’énergie des photons égale celle du niveau d’énergie initial.

L’absorption des photons se produit, quelle que soit leur énergie.

L’énergie des photons dépasse celle de la bande interdite.

L’énergie des photons est inférieure à celle de la bande interdite.

Explication

Dans un semi-conducteur, un photon dont l’énergie dépasse celle du gap peut permettre aux électrons de produire un courant. Une énergie inférieure ne franchit pas ce seuil, le niveau initial n’est pas le gap, et l’absorption seule ne garantit pas la production d’un courant.

Answer

L’énergie des photons dépasse celle de la bande interdite.

Question 12

12. Deux matériaux sont éclairés par le Soleil. Pour lequel un effet photovoltaïque peut-il être obtenu grâce à la lumière solaire, selon la comparaison des spectres ?

Celui dont le spectre d’absorption ne partage aucune partie avec le spectre solaire.

Celui dont le spectre d’absorption partage des parties communes avec le spectre solaire.

Celui dont le spectre d’émission partage des parties communes avec le spectre solaire.

Celui dont le spectre d’absorption est identique au spectre solaire en tout point.

Explication

La lumière solaire peut produire un effet photovoltaïque si le spectre d’absorption du matériau partage des parties communes avec le spectre solaire. Une identité complète impose une condition excessive, le spectre d’émission est confondu avec celui d’absorption, et l’absence de recouvrement inverse le critère.

Answer

Celui dont le spectre d’absorption partage des parties communes avec le spectre solaire.

Question 13

13. Une cellule photovoltaïque est mesurée sous deux éclairements différents. Quelle caractéristique permet de représenter son comportement électrique pour chaque éclairement ?

La seule intensité maximale, déterminée par la température de la cellule

La seule tension mesurée, qui dépend de la résistance du circuit

L’ensemble des couples intensité-tension, qui dépend de l’éclairement reçu

L’ensemble des couples puissance-résistance, indépendant de l’éclairement

Explication

La caractéristique décrit les couples intensité-tension de la cellule et varie selon l’éclairement reçu. La tension seule et l’intensité seule ne constituent pas ces couples, tandis que l’indépendance à l’éclairement contredit le rôle de celui-ci.

Answer

L’ensemble des couples intensité-tension, qui dépend de l’éclairement reçu

Question 14

14. Une cellule est éclairée mais reliée à aucun circuit, de sorte qu’aucun courant ne la traverse. Quelle grandeur mesure la tension à ses bornes ?

La tension à vide

U_0

La tension de court-circuit, égale à zéro

La tension maximale de puissance

U_m

L’intensité de court-circuit

I_{cc}

Explication

La tension à vide $U_0$ est mesurée lorsque la cellule ne débite aucun courant. La tension de court-circuit correspond à une tension nulle, $U_m$ désigne le point de puissance maximale et $I_{cc}$ est un courant.

Answer

La tension à vide $$U_0$$

Question 15

15. Lors d’un essai, les deux bornes d’une cellule photovoltaïque sont reliées directement. Quelle grandeur électrique caractérise alors le courant maximal obtenu ?

L’intensité de court-circuit

I_{cc}

, lorsque la tension vaut

0\,\text{V}

La tension à vide

U_0

, lorsque le courant est maximal

La tension au point de puissance maximale

U_m

, lorsque le courant est nul

L’intensité au point de puissance maximale

I_m

, lorsque la tension vaut

0\,\text{V}

Explication

Le court-circuit relie les bornes, impose une tension de $0\,\text{V}$ et permet d’obtenir le courant maximal $I_{cc}$ . $I_m$ concerne le point de puissance maximale, tandis que la tension à vide correspond à un courant nul.

Answer

L’intensité de court-circuit $$I_{cc}$$, lorsque la tension vaut $$0\,\text{V}$$

Question 16

16. En exploitant la caractéristique d’une cellule, une technicienne cherche le réglage qui fournit la plus grande puissance électrique. Quel point doit-elle retenir ?

Le couple

(I_m,U_m)

qui conduit à la puissance maximale

P_m

Le couple

(I_{cc},U_0)

réunissant les deux valeurs extrêmes

Le couple

(I_{cc},0)

correspondant au courant maximal

Le couple

(0,U_0)

correspondant à la tension à vide

Explication

Le point de fonctionnement maximal est le couple $(I_m,U_m)$ pour lequel la puissance atteint $P_m$ . Le court-circuit et le circuit ouvert sont des points particuliers, mais ne définissent pas le point de puissance maximale.

Answer

Le couple $$(I_m,U_m)$$ qui conduit à la puissance maximale $$P_m$$

QCM : Alternateurs et cellules photovoltaïques (16 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quel rôle énergétique un alternateur remplit-il dans une centrale électrique ?

2. Dans un montage de production électrique, quelle association de composants permet de décrire la constitution essentielle d’un alternateur ?

3. Lors de l’inspection d’un alternateur, un technicien repère une pièce solidaire du bâti et une autre qui tourne. Comment doit-il les nommer ?

4. Pour comparer l’efficacité de deux conversions d’énergie, quelle grandeur faut-il examiner ?

5. Deux alternateurs fonctionnent dans des conditions comparables, mais le rendement du premier est plus proche de 1. Quelle conclusion peut-on tirer sur leurs pertes thermiques ?

6. Un alternateur de centrale reçoit $200\,\text{MJ}$ d’énergie mécanique et fonctionne au rendement moyen indiqué pour ces installations. Quelle énergie électrique produit-il ?

7. Dans un atome, que signifie le fait que l’énergie soit quantifiée ?

8. Un atome possède deux niveaux d’énergie séparés par une certaine valeur. Parmi plusieurs photons incidents, lequel peut être absorbé par cet atome pour passer d’un niveau à l’autre ?

9. Dans l’exemple de l’atome d’hydrogène, quelle lumière est produite lorsque l’atome passe de l’état excité 3 à l’état plus stable 2 ?

10. Un matériau isolant devient facilement conducteur lorsqu’on lui apporte de l’énergie. Comment le classe-t-on ?

11. Dans une cellule, des photons arrivent sur un semi-conducteur dont la bande interdite est caractérisée par un certain seuil énergétique. Quelle condition peut permettre aux électrons de produire un courant ?

12. Deux matériaux sont éclairés par le Soleil. Pour lequel un effet photovoltaïque peut-il être obtenu grâce à la lumière solaire, selon la comparaison des spectres ?

13. Une cellule photovoltaïque est mesurée sous deux éclairements différents. Quelle caractéristique permet de représenter son comportement électrique pour chaque éclairement ?

14. Une cellule est éclairée mais reliée à aucun circuit, de sorte qu’aucun courant ne la traverse. Quelle grandeur mesure la tension à ses bornes ?

15. Lors d’un essai, les deux bornes d’une cellule photovoltaïque sont reliées directement. Quelle grandeur électrique caractérise alors le courant maximal obtenu ?

16. En exploitant la caractéristique d’une cellule, une technicienne cherche le réglage qui fournit la plus grande puissance électrique. Quel point doit-elle retenir ?

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Questions et réponses du QCM

1. Quel rôle énergétique un alternateur remplit-il dans une centrale électrique ?

2. Dans un montage de production électrique, quelle association de composants permet de décrire la constitution essentielle d’un alternateur ?

3. Lors de l’inspection d’un alternateur, un technicien repère une pièce solidaire du bâti et une autre qui tourne. Comment doit-il les nommer ?

4. Pour comparer l’efficacité de deux conversions d’énergie, quelle grandeur faut-il examiner ?

5. Deux alternateurs fonctionnent dans des conditions comparables, mais le rendement du premier est plus proche de 1. Quelle conclusion peut-on tirer sur leurs pertes thermiques ?

6. Un alternateur de centrale reçoit 200 MJ200\,\text{MJ}200MJ d’énergie mécanique et fonctionne au rendement moyen indiqué pour ces installations. Quelle énergie électrique produit-il ?

7. Dans un atome, que signifie le fait que l’énergie soit quantifiée ?

8. Un atome possède deux niveaux d’énergie séparés par une certaine valeur. Parmi plusieurs photons incidents, lequel peut être absorbé par cet atome pour passer d’un niveau à l’autre ?

9. Dans l’exemple de l’atome d’hydrogène, quelle lumière est produite lorsque l’atome passe de l’état excité 3 à l’état plus stable 2 ?

10. Un matériau isolant devient facilement conducteur lorsqu’on lui apporte de l’énergie. Comment le classe-t-on ?

11. Dans une cellule, des photons arrivent sur un semi-conducteur dont la bande interdite est caractérisée par un certain seuil énergétique. Quelle condition peut permettre aux électrons de produire un courant ?

12. Deux matériaux sont éclairés par le Soleil. Pour lequel un effet photovoltaïque peut-il être obtenu grâce à la lumière solaire, selon la comparaison des spectres ?

13. Une cellule photovoltaïque est mesurée sous deux éclairements différents. Quelle caractéristique permet de représenter son comportement électrique pour chaque éclairement ?

14. Une cellule est éclairée mais reliée à aucun circuit, de sorte qu’aucun courant ne la traverse. Quelle grandeur mesure la tension à ses bornes ?

15. Lors d’un essai, les deux bornes d’une cellule photovoltaïque sont reliées directement. Quelle grandeur électrique caractérise alors le courant maximal obtenu ?

16. En exploitant la caractéristique d’une cellule, une technicienne cherche le réglage qui fournit la plus grande puissance électrique. Quel point doit-elle retenir ?

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