QCM : Deux siècles d’énergie électrique (25 questions)

Explication

L’énergie se conserve : une forme qui diminue se convertit en une ou plusieurs autres formes. Parler de disparition confond conversion et perte totale, parler d’apparition sans origine confond conversion et création, et négliger les pertes omet des formes d’énergie produites.

Explication

L’énergie liée à l’altitude ou à la déformation est stockable, alors que l’énergie électrique ne se stocke pas en grande quantité et durablement. L’option qui inverse cette distinction attribue à l’électricité la propriété de l’énergie mécanique; celle qui les rend comparables efface la distinction, et celle qui dit que l’énergie liée à l’altitude se dissipe confond stockage et dissipation.

Explication

L’énergie nucléaire est associée aux particules du noyau et est libérée lors de transformations nucléaires; l’énergie chimique est liée aux liaisons entre atomes et certaines réactions, comme les combustions, la libèrent. L’inversion échange ces niveaux, et les associations « nucléaire dans les deux cas » ou « chimique dans les deux cas » attribuent à l’un des phénomènes le mauvais mécanisme.

Explication

Une énergie primaire est directement disponible dans la nature; elle peut être utilisable telle quelle ou nécessiter généralement des transformations avant transport et utilisation. La qualifier de secondaire confond ressource naturelle et énergie convertie, l’assimiler à une énergie de stock confond deux classifications, et la dire non disponible dans la nature contredit la définition.

Explication

Une énergie de stock est stockable, mais sa quantité sur Terre est finie. Une énergie de flux est au contraire inépuisable à l’échelle humaine et dépend de la disponibilité naturelle à un instant donné; « énergie primaire déjà convertie » et « énergie renouvelable saisonnière » ne définissent pas la catégorie visée.

Explication

Une énergie de flux est inépuisable à l’échelle humaine, mais la quantité disponible à un instant donné dépend de la nature et peut varier. L’énergie de stock est stockable et finie, tandis que la disponibilité constante confond une ressource inépuisable avec une ressource uniformément accessible.

Explication

Les scientifiques distinguent deux types d’électricité, positive et négative, et constatent que des électricités opposées s’attirent. La répulsion des charges opposées inverse la relation, tandis que l’attraction des charges identiques confond les types de charges.

Explication

Coulomb établit la loi d’interaction entre les électricités en 1785. L’année 1800 est associée à l’invention de la pile par Volta, tandis que 1830 correspond à la découverte de l’induction par Faraday.

Explication

Volta invente la pile en 1800, un générateur électrique capable de fonctionner en continu. Une machine à frottement produit des arcs brefs et doit être rechargée, tandis que Galvani étudie les réactions des pattes de grenouilles et que la bouteille de Leyde sert au stockage temporaire.

Explication

Œrsted découvre qu’un conducteur parcouru par un courant crée un champ magnétique. L’aimant mobile qui produit un courant relève de l’induction étudiée par Faraday, et l’élaboration d’une théorie du lien entre électricité et magnétisme est associée à Ampère.

Explication

L’induction électromagnétique permet de convertir l’énergie mécanique en énergie électrique. La conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique caractérise un moteur, celle en énergie rayonnante une lampe, et celle de l’énergie chimique est associée à la pile.

Explication

À la fin du XIXe siècle, les moyens nécessaires à la production, au transport, à la conversion et à la distribution de l’électricité sont réunis; cette évolution marque une seconde révolution industrielle. L’électricité se substitue au charbon et favorise l’essor des communications; la découverte de l’électron intervient en 1897 et ne définit pas cette transformation.

Explication

Le premier transistor est inventé en 1947 et permet de réaliser des opérations avec du courant électrique. 1935 correspond au début du remplacement progressif des tubes par les semi-conducteurs, 1960 à l’arrivée du circuit intégré et 1897 à la découverte de l’électron.

Explication

L’électronique à l’état solide fondée sur les semi-conducteurs est plus petite et moins gourmande en énergie que l’électronique à tubes. La consommation accrue inverse son avantage énergétique, tandis qu’une taille accrue inverse son avantage de miniaturisation.

Explication

La rotation d’un aimant permanent ou d’un électroaimant à l’intérieur d’une bobine provoque l’apparition d’un courant dans ses fils. Faire tourner la bobine inverse le mouvement décrit, tandis que le champ magnétique variable est lié au rotor et non à l’apparition du courant dans les fils.

Explication

La puissance est l’énergie échangée par unité de temps : $P=\frac{E}{t}=\frac{900\,\text{J}}{30\,\text{s}}=30\,\text{W}$. Multiplier donne une valeur trop grande, inverser le rapport donne la mauvaise grandeur, et reprendre 900 comme puissance omet la division par le temps.

Explication

Le rendement est le rapport de l’énergie utile à l’énergie reçue : $\eta=\frac{350}{500}=0{,}70$. Le résultat supérieur à 1 inverse le rapport, 150 J est une différence d’énergies et 0,30 correspond à la part perdue plutôt qu’au rendement utile.

Explication

La cellule comporte une jonction entre une région N riche en électrons mobiles et une région P qui en présente un déficit. Deux régions de même dopage confondent les types N et P, tandis qu’une région unique ne décrit pas la jonction.

Explication

Les électrons libérés par la lumière sont transférés dans le circuit extérieur, ce qui fait apparaître un courant. Une simple accumulation ne décrit pas ce transfert, les atomes ne circulent pas dans le circuit et l’émission lumineuse n’est pas le mécanisme indiqué.

Explication

Une hausse de l’éclairement augmente la puissance maximale, et une baisse de la température l’augmente également. L’inversion de l’un ou l’autre effet donne les deux premières erreurs proposées, tandis qu’une compensation n’est pas établie par ces règles.

Explication

Une batterie est rechargeable, contrairement à une pile. Le type de courant ne définit pas cette distinction, et la rechargeabilité ne transforme pas le dispositif en cellule photovoltaïque.

Explication

Le rendement d’une batterie dépend de sa technologie et des conditions d’utilisation, notamment de la température et de la pression. Le considérer comme insensible aux conditions néglige ces facteurs, le seuil inférieur à 50 % concerne souvent les piles, et les technologies de batteries n’ont pas toutes le même rendement.

Explication

Le mouvement de l’aimant rend le champ magnétique variable et peut induire un courant électrique. La création d’un champ par un courant relève de l’effet associé à Œrsted, le champ constant ne correspond pas à la condition donnée, et la conversion en énergie mécanique décrit plutôt le fonctionnement d’un moteur.

Explication

À partir des années 1950, les semi-conducteurs remplacent progressivement les tubes électroniques à mesure que progresse la connaissance de la matière à petite échelle. L’ordre est inversé dans l’idée que les tubes remplacent les semi-conducteurs; le transistor est un composant associé aux semi-conducteurs, et l’électron est une particule, non un composant électronique.

Explication

L’alternateur convertit l’énergie mécanique en énergie électrique grâce au principe de l’induction. La conversion électrique en mécanique correspond au moteur, tandis que les autres choix attribuent à l’alternateur une conversion thermique.