Flashcards : Deux siècles d’énergie électrique (71 cartes)

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1Question

Que se produit-il lorsqu’un aimant ou un conducteur bouge à proximité de l’autre ?

Réponse

Une tension et un champ électrique sont induits dans le conducteur.

2Question

Quelle transformation d’énergie réalise un alternateur ?

Réponse

Il convertit l’énergie mécanique en énergie électrique.

3Question

Quels sont les éléments constitutifs d’un alternateur ?

Réponse

Un rotor mobile, un stator fixe portant les enroulements de cuivre et un système d’entraînement.

4Question

Quel phénomène Faraday associe-t-il au mouvement d’une source magnétique par rapport à une bobine ?

Réponse

L’induction électromagnétique.

5Question

Quelle partie de l’alternateur tourne autour d’un axe ?

Réponse

Le rotor, constitué d’un aimant ou d’un électroaimant.

6Question

Quelle partie fixe de l’alternateur porte la bobine où apparaît le courant induit ?

Réponse

Le stator.

7Question

Que mesure le rendement énergétique d’une conversion ?

Réponse

L’efficacité de la conversion.

8Question

Comment calcule-t-on le rendement énergétique à partir des énergies ?

Réponse

η=EutileEfournie\eta = \frac{E_{utile}}{E_{fournie}}

9Question

Comment peut-on aussi calculer le rendement énergétique ?

Réponse

Par le rapport de la puissance utile à la puissance fournie.

10Question

Dans un semi-conducteur, où vont les électrons excités par la lumière ?

Réponse

Dans la bande de conduction.

11Question

Que permet le déplacement des électrons entre atomes dans un semi-conducteur éclairé ?

Réponse

Il produit un courant électrique.

12Question

Quelles valeurs définissent le point de fonctionnement de puissance maximale d’une cellule photovoltaïque ?

Réponse

La tension Umax⁡U_{\max} et l’intensité Imax⁡I_{\max}.

13Question

De quoi dépendent Umax⁡U_{\max} et Imax⁡I_{\max} dans une cellule photovoltaïque ?

Réponse

De la résistance RR du circuit.

14Question

Quel dispositif réalise l’essentiel de la production mondiale d’électricité actuelle ?

Réponse

Les alternateurs.

15Question

Dans une centrale thermique classique, qu’utilise la turbine pour entraîner l’alternateur ?

Réponse

De la vapeur d’eau produite par une chaudière.

16Question

Qu’est-ce que l’état fondamental d’un atome ?

Réponse

Son niveau d’énergie électronique le plus bas.

17Question

Que fait un électron excité en retournant à un niveau inférieur ?

Réponse

Il émet un photon de longueur d’onde précise.

18Question

Pourquoi le spectre d’émission d’un gaz excité comporte-t-il des raies ?

Réponse

Seules certaines longueurs d’onde sont émises.

19Question

Que devient un électron qui absorbe un photon ?

Réponse

Il gagne de l’énergie et passe à un état excité de niveau supérieur.

20Question

Qu’est-ce que l’effet photovoltaïque ?

Réponse

L’émission d’électrons sous l’effet de la lumière, dont le mouvement d’atome en atome produit un courant électrique.

21Question

Quelles longueurs d’onde caractérisent les raies du spectre d’émission du mercure ?

Réponse

407, 434, 546, 577 et 579 nm.

22Question

Quelles longueurs d’onde caractérisent les raies du spectre d’émission du cadmium ?

Réponse

468, 480, 508 et 643 nm.

23Question

Quelle tension maximale fournit une cellule solaire de 0,200 m² sous 1000 W·m⁻² ?

Réponse

15,5 V.

24Question

Quelle intensité maximale fournit une cellule solaire de 0,200 m² sous 1000 W·m⁻² ?

Réponse

1,2 A.

25Question

Quels couples tension-intensité caractérisent le module photovoltaïque étudié à éclairement constant ?

Réponse

(0 V ; 3,4 A), (7,0 V ; 3,3 A), (14,0 V ; 3,2 A), (17,5 V ; 2,9 A), (19,3 V ; 2,3 A), (20,0 V ; 1,6 A) et (21,0 V ; 0 A).

26Question

À quelle irradiation incidente la caractéristique du panneau solaire est-elle présentée ?

Réponse

1000 W/m².

27Question

Quelles températures de cellule figurent sur la caractéristique du panneau solaire ?

Réponse

10 °C, 25 °C, 40 °C, 55 °C et 70 °C.

28Question

Comment évolue la puissance maximale du panneau solaire lorsque ses cellules chauffent ?

Réponse

Elle diminue.

29Question

Quel couple reçoit l’alternateur automobile étudié ?

Réponse

5 Nm.

30Question

À quelle vitesse tourne l’alternateur automobile étudié ?

Réponse

2 000 tours/min.

31Question

Quel courant l’alternateur automobile étudié fournit-il ?

Réponse

80 A.

32Question

Quelle relation donne la puissance absorbée par une cellule photovoltaïque ?

Réponse

Pabs=E⋅SP_{abs} = E \cdot S

33Question

Que représente EE dans la formule de puissance absorbée d’une cellule photovoltaïque ?

Réponse

L’éclairement en W·m⁻².

34Question

Que représente SS dans la formule de puissance absorbée d’une cellule photovoltaïque ?

Réponse

La surface de la cellule en m².

35Question

Comment se calcule le rendement d’une cellule photovoltaïque ?

Réponse

η=Pmax⁡Pabs\eta = \frac{P_{\max}}{P_{\mathrm{abs}}}

36Question

Quelle puissance mécanique entraîne l’alternateur à la roue ?

Réponse

6,2 W.

37Question

À 20 km·h⁻¹, quelle puissance produit l’alternateur bouteille ?

Réponse

3,3 W.

38Question

À 20 km·h⁻¹, quelle puissance produit l’alternateur moyeu ?

Réponse

5 W.

39Question

À 20 km·h⁻¹, quel est le rendement de l’alternateur bouteille ?

Réponse

Environ 53 %.

40Question

À 20 km·h⁻¹, quel est le rendement de l’alternateur moyeu ?

Réponse

Environ 81 %.

41Question

Qui a découvert en 1820 qu’un courant peut modifier l’orientation d’une boussole ?

Réponse

Oersted.

42Question

À quels pôles ressemble le champ magnétique créé par un électroaimant ?

Réponse

À un pôle nord et à un pôle sud, comme celui d’un aimant droit.

43Question

Quelles sont les caractéristiques du rendement énergétique ?

Réponse

Il est sans unité et inférieur à 1.

44Question

Comment exprimer le rendement énergétique en pourcentage ?

Réponse

En multipliant sa valeur par 100.

45Question

Comment se répartit l’énergie fournie lors d’une conversion ?

Réponse

Efournie=Eutile+EdissipeˊeE_{fournie}=E_{utile}+E_{dissipée}

46Question

Quelles sont deux causes de pertes dans un alternateur ?

Réponse

Les frottements et l’effet Joule.

47Question

Que devient le rendement d’un alternateur lorsque ses pertes sont faibles ?

Réponse

Il est proche de 1.

48Question

Quels niveaux d’énergie les atomes peuvent-ils occuper ?

Réponse

Des niveaux d’énergie donnés et quantifiés.

49Question

À quels spectres le spectre d’absorption des semi-conducteurs photovoltaïques doit-il être adapté ?

Réponse

Au spectre d’émission solaire.

50Question

Quel est l’ordre de grandeur du rendement des panneaux photovoltaïques ?

Réponse

Environ 0,150{,}15.

51Question

Quels éléments associe un groupe électrogène de 20 à 30 kg ?

Réponse

Un moteur à essence et un alternateur.

52Question

Quelle puissance mécanique fournit le moteur à essence du groupe électrogène ?

Réponse

4,2 kW.

53Question

Quelle intensité délivre l’alternateur d’une centrale nucléaire ?

Réponse

68,3 kA.

54Question

Combien de turbo-alternateurs compte le barrage des Trois-Gorges ?

Réponse

32 turbo-alternateurs.

55Question

Quel est le rendement nominal de chaque turbo-alternateur des Trois-Gorges ?

Réponse

0,96.

56Question

Quelle formule donne la puissance fournie par l’eau ?

Réponse

P=h d ρ gP=h\,d\,\rho\,g

57Question

Comment sont les niveaux d’énergie électronique d’un atome ?

Réponse

Ils ont des valeurs bien déterminées, propres à chaque atome.

58Question

Quel effet l’absorption de lumière peut-elle produire dans un semi-conducteur ?

Réponse

Le faire passer d’un état isolant à un état conducteur.

59Question

Quelle énergie en joules correspond à un électronvolt ?

Réponse

1,60×10−19 J1{,}60\times10^{-19}\ \mathrm{J}

60Question

Quelle puissance électrique délivrent les turboalternateurs d’un réacteur nucléaire ?

Réponse

900 MW.

61Question

Quelle relation relie la tension et l’intensité dans un conducteur ohmique ?

Réponse

U=RIU = RI

62Question

Quelle est la résistance du dipôle ohmique étudié avec le module photovoltaïque ?

Réponse

4,0 Ω.

63Question

Quelle est la tension nominale de la batterie de smartphone étudiée ?

Réponse

3,85 V.

64Question

Quelle énergie est stockée dans la batterie de smartphone étudiée ?

Réponse

7,70 Wh.

65Question

Quelle est la tension de charge de la batterie de smartphone étudiée ?

Réponse

4,4 V.

66Question

Quelles sont la largeur et la longueur de la cellule photovoltaïque du chargeur portable ?

Réponse

15 cm de large et 30 cm de long.

67Question

Quelle puissance la plupart des smartphones nécessitent-ils pour être rechargés ?

Réponse

5 W.

68Question

Pour quel éclairement les caractéristiques I(U)I(U) et P(U)P(U) de la cellule sont-elles données ?

Réponse

1000 W·m⁻².

69Question

À quelle température les caractéristiques I(U)I(U) et P(U)P(U) de la cellule sont-elles données ?

Réponse

25 °C.

70Question

Quel rendement obtient une cellule photovoltaïque de 8 W de puissance maximale et 45 W de puissance absorbée ?

Réponse

18 %.

71Question

Quel alternateur voit sa puissance augmenter plus rapidement avec la vitesse du vélo ?

Réponse

L’alternateur moyeu.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 31 questions sur Deux siècles d’énergie électrique.

1. Un aimant est déplacé à proximité d’un conducteur immobile. Quel phénomène apparaît dans le conducteur ?

2. Dans une installation où une turbine entraîne un alternateur, quelle conversion énergétique l’alternateur réalise-t-il ?

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