QCM : Conversion et production d’électricité (9 questions)

Question 1

1. Dans un dispositif, un conducteur se trouve près d’un champ magnétique. Quelle condition permet la création d’un courant électrique par induction électromagnétique ?

Le conducteur et le champ sont en mouvement l’un par rapport à l’autre

Le conducteur se déplace avec le champ sans changer leur position relative

Le conducteur est traversé par un courant qui échauffe le fil

Le conducteur est proche du champ, même si leur position relative reste fixe

Explication

L’induction crée un courant lorsque le conducteur et le champ magnétique sont en mouvement l’un par rapport à l’autre. La proximité sans mouvement relatif ne suffit pas, et l’échauffement par effet Joule est une perte, non la condition d’induction.

Answer

Le conducteur et le champ sont en mouvement l’un par rapport à l’autre

Question 2

2. Une turbine entraîne un convertisseur dont la partie mobile porte des aimants et la partie fixe contient des bobines conductrices. De quel dispositif s’agit-il et comment produit-il de l’électricité ?

D’un alternateur, par effet photovoltaïque

D’un alternateur, par induction électromagnétique

D’une turbine, par échauffement des bobines

D’un moteur électrique, par induction électromagnétique

Explication

Un alternateur associe un stator fixe constitué de bobines et un rotor mobile composé d’aimants ; entraîné par une turbine, il produit de l’électricité par induction. L’effet photovoltaïque concerne les cellules solaires, tandis que la turbine entraîne l’alternateur sans être elle-même le convertisseur.

Answer

D’un alternateur, par induction électromagnétique

Question 3

3. Un alternateur fournit une puissance électrique de $760\,\text{kW}$ lorsqu’il reçoit une puissance mécanique de $800\,\text{kW}$ . Quel est son rendement ?

0{,}95

95

0{,}05

1{,}05

Explication

Le rendement est le rapport de la puissance électrique utile à la puissance mécanique fournie : $\eta=\frac{760}{800}=0{,}95$ . Inverser le rapport donne $1{,}05$ , la différence des puissances donne $0{,}05$ , et le rendement sous forme décimale n’est pas $95$ .

Answer

$$0{,}95$$

Question 4

4. Deux alternateurs convertissent une même quantité d’énergie mécanique ; le premier a un rendement de $0{,}92$ et le second de $0{,}98$ . Que peut-on conclure sur leurs pertes thermiques ?

Le second présente des pertes thermiques plus élevées

Le second présente des pertes thermiques plus faibles

Les deux présentent des pertes thermiques identiques

Le premier transforme toute l’énergie mécanique en chaleur

Explication

Plus le rendement est proche de $1$ , moins les pertes sous forme d’énergie thermique sont importantes ; le rendement de $0{,}98$ correspond donc à des pertes plus faibles. Un rendement plus élevé ne signifie pas des pertes accrues, et des rendements différents n’impliquent pas des pertes identiques.

Answer

Le second présente des pertes thermiques plus faibles

Question 5

5. Que désigne la fréquence du courant alternatif produit par un alternateur ?

La durée nécessaire au rotor pour atteindre sa vitesse nominale

Le nombre de tours du rotor effectués pendant une révolution électrique

Le nombre de cycles électriques réalisés par unité de temps

La quantité d’énergie mécanique convertie pendant une période

Explication

La fréquence caractérise le nombre de cycles du courant alternatif par unité de temps. La vitesse de rotation du rotor influence cette fréquence, mais elle ne désigne pas le nombre de tours du rotor effectué pendant une révolution électrique.

Answer

Le nombre de cycles électriques réalisés par unité de temps

Question 6

6. Quel matériau est cité comme exemple de semi-conducteur capable d’absorber l’énergie radiative et d’en convertir une partie en énergie électrique ?

Le verre

Le silicium

Le fer

Le cuivre

Explication

Le silicium est cité comme semi-conducteur qui absorbe l’énergie radiative et en convertit une partie en énergie électrique. Le cuivre est un conducteur, mais il n’est pas présenté ici comme l’exemple de matériau semi-conducteur utilisé pour cette conversion.

Answer

Le silicium

Question 7

7. Quel est l’objectif d’un large spectre d’absorption dans un capteur photovoltaïque ?

Augmenter la fréquence du courant électrique produit par les cellules.

Remplacer la jonction entre semi-conducteurs par un conducteur métallique.

Absorber davantage d’énergie solaire afin d’accroître le rendement de conversion.

Réduire l’énergie radiative absorbée afin de limiter l’échauffement du capteur.

Explication

Un large spectre d’absorption permet au capteur de capter davantage d’énergie radiative du Soleil, ce qui favorise un meilleur rendement de conversion. Réduire l’énergie absorbée diminuerait au contraire l’énergie disponible pour la conversion.

Answer

Absorber davantage d’énergie solaire afin d’accroître le rendement de conversion.

Question 8

8. En quoi le stator d’un alternateur diffère-t-il de son rotor ?

Le stator est fixe et porte des aimants, tandis que le rotor est mobile et porte des bobines conductrices.

Le stator est fixe et porte des bobines conductrices, tandis que le rotor est mobile et porte des aimants.

Le stator est mobile et porte des bobines conductrices, tandis que le rotor est fixe et porte des aimants.

Le stator est mobile et porte des aimants, tandis que le rotor est fixe et porte des bobines conductrices.

Explication

Le stator constitue la partie fixe de l’alternateur et contient les bobines conductrices, alors que le rotor mobile est composé d’aimants. L’inversion proposée dans une autre description confond la position et le rôle de ces deux parties.

Answer

Le stator est fixe et porte des bobines conductrices, tandis que le rotor est mobile et porte des aimants.

Question 9

9. Pourquoi un alternateur de rendement inférieur à 1 restitue-t-il moins d’énergie électrique que l’énergie mécanique qu’il reçoit ?

Une partie de l’énergie est convertie en énergie lumineuse par le stator.

Une partie de l’énergie est stockée durablement dans les aimants du rotor.

Une partie de l’énergie est transformée en énergie chimique dans les bobines.

Une partie de l’énergie est dissipée sous forme thermique par les frottements et l’effet Joule.

Explication

Les frottements entre les pièces et l’effet Joule dans les fils conducteurs provoquent des pertes sous forme de chaleur. Le stockage durable d’énergie dans les aimants n’est pas la cause indiquée pour ces pertes.

Answer

Une partie de l’énergie est dissipée sous forme thermique par les frottements et l’effet Joule.

QCM : Conversion et production d’électricité (9 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Dans un dispositif, un conducteur se trouve près d’un champ magnétique. Quelle condition permet la création d’un courant électrique par induction électromagnétique ?

2. Une turbine entraîne un convertisseur dont la partie mobile porte des aimants et la partie fixe contient des bobines conductrices. De quel dispositif s’agit-il et comment produit-il de l’électricité ?

3. Un alternateur fournit une puissance électrique de $760\,\text{kW}$ lorsqu’il reçoit une puissance mécanique de $800\,\text{kW}$ . Quel est son rendement ?

4. Deux alternateurs convertissent une même quantité d’énergie mécanique ; le premier a un rendement de $0{,}92$ et le second de $0{,}98$ . Que peut-on conclure sur leurs pertes thermiques ?

5. Que désigne la fréquence du courant alternatif produit par un alternateur ?

6. Quel matériau est cité comme exemple de semi-conducteur capable d’absorber l’énergie radiative et d’en convertir une partie en énergie électrique ?

7. Quel est l’objectif d’un large spectre d’absorption dans un capteur photovoltaïque ?

8. En quoi le stator d’un alternateur diffère-t-il de son rotor ?

9. Pourquoi un alternateur de rendement inférieur à 1 restitue-t-il moins d’énergie électrique que l’énergie mécanique qu’il reçoit ?

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Questions et réponses du QCM

1. Dans un dispositif, un conducteur se trouve près d’un champ magnétique. Quelle condition permet la création d’un courant électrique par induction électromagnétique ?

2. Une turbine entraîne un convertisseur dont la partie mobile porte des aimants et la partie fixe contient des bobines conductrices. De quel dispositif s’agit-il et comment produit-il de l’électricité ?

3. Un alternateur fournit une puissance électrique de 760 kW760\,\text{kW}760kW lorsqu’il reçoit une puissance mécanique de 800 kW800\,\text{kW}800kW. Quel est son rendement ?

4. Deux alternateurs convertissent une même quantité d’énergie mécanique ; le premier a un rendement de 0,920{,}920,92 et le second de 0,980{,}980,98. Que peut-on conclure sur leurs pertes thermiques ?

5. Que désigne la fréquence du courant alternatif produit par un alternateur ?

6. Quel matériau est cité comme exemple de semi-conducteur capable d’absorber l’énergie radiative et d’en convertir une partie en énergie électrique ?

7. Quel est l’objectif d’un large spectre d’absorption dans un capteur photovoltaïque ?

8. En quoi le stator d’un alternateur diffère-t-il de son rotor ?

9. Pourquoi un alternateur de rendement inférieur à 1 restitue-t-il moins d’énergie électrique que l’énergie mécanique qu’il reçoit ?

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4. Deux alternateurs convertissent une même quantité d’énergie mécanique ; le premier a un rendement de $0{,}92$ et le second de $0{,}98$ . Que peut-on conclure sur leurs pertes thermiques ?