QCM : Deux siècles d’énergie électrique — 24 questions

Explication

La loi d’Ohm donne $U=RI$, donc $U=5\times2=10\,\text{V}$. La division $U=I/R$ confond la relation de calcul de l’intensité avec celle de la tension.

Explication

La représentation $i(u)$ exprime l’intensité en fonction de la tension : l’intensité est donc portée en ordonnée et la tension en abscisse. Placer la tension en ordonnée correspondrait à une représentation inverse.

Explication

L’intersection des deux caractéristiques définit le point de fonctionnement, dont les coordonnées donnent la tension et l’intensité effectivement établies. Les autres grandeurs ne constituent pas les coordonnées de ce point.

Explication

Un alternateur transforme une énergie mécanique en énergie électrique grâce à l’induction électromagnétique. Une conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique décrit plutôt un moteur électrique.

Explication

L’induction apparaît lorsqu’une variation du champ magnétique traverse le circuit, ce qui fait naître une tension. Un aimant immobile peut créer un champ, mais sa simple présence ne suffit pas à produire cette tension.

Explication

Le mouvement relatif entre l’aimant et la bobine entraîne une variation du champ magnétique, puis une tension induite et enfin un courant si le circuit est fermé. Le courant ne constitue donc pas l’étape initiale du processus.

Explication

Le rendement est le rapport $\eta=\frac{E_{utile}}{E_{reçue}}$, qui indique la part de l’énergie reçue transformée en énergie utile. Une différence entre ces énergies mesure plutôt une perte, pas un rendement.

Explication

Pour un alternateur, $\eta=\frac{P_{électrique}}{P_{mécanique}}=\frac{600}{800}=0,75$. La valeur $1,33$ inverse les puissances et dépasserait la valeur maximale habituelle d’un rendement.

Explication

La puissance électrique se calcule avec $P=UI$, donc $P=12\times3=36\,\text{W}$. Le quotient $U/I$ correspond à une résistance, et non à une puissance.

Explication

La mécanique quantique décrit les phénomènes microscopiques ainsi que les niveaux d’énergie quantifiés. La thermodynamique classique concerne plutôt les propriétés globales des systèmes et ne rend pas compte de cette quantification atomique.

Explication

Les électrons atomiques ne peuvent occuper que certains niveaux d’énergie, ce qui rend l’énergie totale de l’atome discrète. L’idée d’une énergie pouvant prendre toute valeur correspond au contraire à une description non quantifiée.

Explication

La transition vers un niveau inférieur libère un photon dont l’énergie correspond à l’écart entre les niveaux. Une absorption est associée à un apport d’énergie, tandis que l’émission décrite concerne la transition électronique.

Explication

Les relations $\nu=\frac{c}{\lambda}$ et $E=h\nu=\frac{hc}{\lambda}$ montrent qu’une diminution de $\lambda$ augmente à la fois la fréquence et l’énergie. Une longueur d’onde plus grande produit donc l’évolution inverse.

Explication

Un semi-conducteur possède des propriétés électriques intermédiaires entre celles d’un conducteur et d’un isolant, le silicium en étant un exemple majeur. Il peut donc conduire dans certaines conditions sans se comporter comme un métal ou comme un isolant parfait.

Explication

Une cellule photovoltaïque transforme l’énergie reçue sous forme de rayonnement en énergie électrique. Une conversion de l’électricité en rayonnement correspondrait plutôt au fonctionnement d’un dispositif émetteur.

Explication

L’absorption des photons par le semi-conducteur met des charges en mouvement, ce qui permet la production d’un courant. Les photons non absorbés ne participent pas à cette conversion, contrairement à ceux qui déposent leur énergie dans le matériau.

Explication

L’évaluation consiste à repérer les longueurs d’onde solaires, à identifier celles absorbées par le matériau, puis à comparer les deux domaines. La masse, la couleur ou la température ne permettent pas à elles seules de déterminer le recouvrement spectral.

Explication

Un matériau photovoltaïque est bien adapté lorsque son absorption couvre une partie importante du rayonnement solaire, car il peut alors capter davantage de photons disponibles. Une absorption située hors du spectre solaire ou une forte réflexion réduit au contraire la conversion utile.

Explication

À tension nulle, les bornes sont en court-circuit et l’intensité mesurée est le courant de court-circuit $I_{cc}$. La tension à vide correspond au cas où l’intensité est nulle, et non au cas où la tension est nulle.

Explication

La tension à vide est la tension mesurée lorsque le circuit ne délivre aucun courant, donc lorsque $I=0$. La condition $U=0$ définit plutôt le courant de court-circuit.

Explication

La puissance électrique se calcule par $P=UI$, donc $P=12\times2=24\,\mathrm{W}$. Le quotient $U/I$ donnerait une résistance et non une puissance.

Explication

La résistance d’utilisation au point optimal est le quotient de la tension maximale par l’intensité correspondante, soit $R=\frac{U_{max}}{I_{max}}$. Le produit $U_{max}I_{max}$ représente la puissance maximale, pas une résistance.

Explication

Le rendement photovoltaïque compare la puissance électrique produite à la puissance radiative reçue, selon $\eta=\frac{P_{électrique}}{P_{radiative\ reçue}}$. Le rapport faisant intervenir une puissance mécanique correspond à un autre type de convertisseur, comme un alternateur.

Explication

Modifier la résistance imposée par le circuit déplace le point de fonctionnement sur la caractéristique de la cellule et modifie donc la puissance délivrée. La tension à vide et le courant de court-circuit sont des caractéristiques distinctes, définies par des conditions électriques différentes.