QCM : Deux siècles d’énergie électrique (31 questions)

Explication

Le mouvement relatif de l’aimant et du conducteur peut induire une tension et un champ électrique dans le conducteur. Une pile est une source extérieure, le chauffage n’est pas le mécanisme décrit et le déplacement simultané des deux éléments n’est pas requis.

Explication

L’alternateur reçoit une énergie mécanique de son système d’entraînement et la convertit en énergie électrique. La conversion thermique-mécanique correspond à une autre étape de certaines installations, tandis que les deux autres propositions inversent ou changent la conversion.

Explication

Un alternateur comprend un rotor mobile, souvent source du champ magnétique, un stator fixe portant les enroulements où sont induits les courants, et un système d’entraînement. Intervertir les parties ou attribuer les bobines au rotor confond leur rôle respectif.

Explication

Le phénomène d’induction électromagnétique exploité par l’alternateur est associé à Faraday. Maxwell, Ampère et Tesla sont des figures importantes de l’électromagnétisme ou de l’électricité, mais ne sont pas l’attribution indiquée ici.

Explication

Le rendement caractérise l’efficacité en comparant l’énergie utile obtenue à l’énergie fournie au convertisseur. La part dissipée correspond aux pertes, et non à l’énergie utile rapportée à l’entrée.

Explication

Le rendement vaut $\eta = \frac{E_{utile}}{E_{fournie}} = \frac{350}{500} = 0{,}70$. Le rapport inversé donne environ $1{,}43$, la différence vaut $150\,\text{J}$, et $70$ correspond à l’expression en pourcentage plutôt qu’à la valeur sans unité.

Explication

La lumière excite les électrons jusqu’à la bande de conduction, où ils peuvent se déplacer d’un atome à l’autre et produire un courant. L’absorption sans déplacement, le déplacement des atomes et l’immobilité des électrons ne décrivent pas ce mécanisme.

Explication

Le point de fonctionnement de puissance maximale est défini par Umax et Imax, et ces valeurs dépendent de la résistance du circuit. Le courant de court-circuit et la tension à circuit ouvert sont d’autres repères de la caractéristique, tandis que l’indépendance à la résistance est erronée.

Explication

L’essentiel de la production mondiale d’électricité est réalisé à l’aide d’alternateurs, qui convertissent une autre forme d’énergie en énergie électrique. La turbine met l’alternateur en mouvement, la chaudière fournit de la vapeur dans certaines centrales et une batterie stocke de l’énergie.

Explication

Dans les centrales thermiques classiques et nucléaires, une chaudière produit de la vapeur qui entraîne la turbine ; dans une centrale hydraulique, c’est l’eau de la réserve qui met la turbine en mouvement. L’inversion vapeur-eau confond les filières, la vapeur ne caractérise pas la centrale hydraulique, et la chaudière n’entraîne pas directement l’alternateur.

Explication

L’état fondamental est le niveau d’énergie électronique le plus bas de l’atome. Un état excité est supérieur, l’énergie du noyau concerne une autre propriété, et l’état d’origine d’un électron excité n’est pas nécessairement le niveau minimal.

Explication

Lorsqu’il revient à un niveau inférieur, l’électron perd l’énergie reçue en émettant un photon de longueur d’onde précise. L’absorption fait gagner de l’énergie, tandis que la perte sans photon ou une longueur d’onde continuellement variable ne décrit pas ce mécanisme.

Explication

Les raies correspondent aux longueurs d’onde émises lors de changements entre niveaux d’énergie, qui sont propres à chaque gaz. Un spectre continu, des raies identiques pour tous les gaz ou une origine réduite à la température ne rendent pas compte de cette caractéristique.

Explication

L’absorption d’un photon apporte de l’énergie à l’électron, qui passe de son état d’origine à un niveau excité supérieur. La perte d’énergie caractérise l’émission; les deux autres réponses associent à tort un gain ou une perte au mauvais sens de transition.

Explication

Les raies caractéristiques du mercure se trouvent à 407, 434, 546, 577 et 579 nm. Le cadmium présente notamment des raies à 468, 480, 508 et 643 nm; les valeurs mesurées correspondent donc au mercure.

Explication

Le spectre d’émission du cadmium comporte des raies à 468, 480, 508 et 643 nm. Les raies du mercure sont à 407, 434, 546, 577 et 579 nm; un spectre de raies ne correspond pas à un spectre continu.

Explication

La puissance électrique se calcule par $P=UI$, donc $15{,}5\times1{,}2=18{,}6\,\text{W}$. L’addition donne 16,7, la surface ne remplace pas l’intensité, et 900 MW correspond aux turboalternateurs du réacteur.

Explication

Les turboalternateurs du réacteur délivrent une puissance électrique de 900 MW. 900 W et 900 kW sont des valeurs avec une mauvaise échelle, tandis que 15,5 MW confond cette puissance avec une donnée électrique de la cellule.

Explication

Le relevé de la caractéristique donne directement le couple (19,3 V ; 2,3 A). 17,5 V correspond à 2,9 A, le courant à 0 V vaut 3,4 A et celui à 21,0 V est nul.

Explication

La caractéristique est donnée pour une irradiation incidente de 1000 W/m² et cinq températures de cellule, de 10 °C à 70 °C. La série comprend aussi 70 °C et l’irradiation reste fixée à 1000 W/m².

Explication

À irradiation constante, la puissance maximale fournie par le panneau diminue lorsque la température de ses cellules augmente. Une température plus élevée ne signifie donc pas une puissance accrue, et la baisse n’implique pas que la puissance soit nulle.

Explication

La puissance électrique vaut le produit de la tension par l’intensité : $P = U \times I = 12 \times 80 = 960$ W. Le couple et la vitesse décrivent l’entrée mécanique, tandis que 12 W confond la tension avec la puissance.

Explication

La tension de charge de cette batterie est de 4,4 V ; sa tension nominale est de 3,85 V et son énergie stockée est de 7,70 Wh. Choisir 3,85 V revient à confondre tension nominale et tension de charge.

Explication

La puissance absorbée se calcule par $P_{abs}=E\cdot S$, donc $800\times0,045=36$ W. Diviser par la surface inverse la relation, et une surface en centimètres carrés doit être convertie en mètres carrés.

Explication

La surface vaut $0,15\times0,30=0,045\ \text{m}^2$ après conversion des deux dimensions en mètres. La valeur 0,45 m² correspond à une erreur de facteur dix dans le calcul.

Explication

Le rendement d’une cellule photovoltaïque est le rapport de la puissance électrique maximale délivrée à la puissance absorbée. Inverser le rapport, calculer une différence ou une somme ne correspond pas à cette définition.

Explication

Le rendement vaut $\eta = \frac{8}{45} \approx 0{,}18$, soit environ 18 %. Le rapport inversé donne environ 560 %, le rapport non converti en pourcentage donne 0,18 %, et la différence des puissances vaut 37 W.

Explication

La puissance transmise est $310 \times 0{,}02 = 6{,}2\ \mathrm{W}$. Multiplier par 2 au lieu de 0,02 donne 620 W, soustraire 2 donne 308 W, et appliquer 20 % donne 62 W.

Explication

À 20 km·h⁻¹, l’alternateur bouteille produit 3,3 W et l’alternateur moyeu 5 W. Intervertir ces valeurs confond les deux dispositifs; 6,2 W est la puissance mécanique transmise, tandis que 53 % et 81 % sont leurs rendements.

Explication

Le rendement est le rapport de la puissance produite à la puissance mécanique reçue : $\eta = \frac{3{,}3}{6{,}2} \approx 0{,}53$, soit 53 %. Le rapport inversé donne environ 188 %, et la différence des puissances est 2,9 W.

Explication

L’intérêt distinctif de l’alternateur moyeu est que sa puissance croît plus rapidement avec la vitesse du vélo. Attribuer cette progression à l’alternateur bouteille inverse la distinction; un rendement supérieur à toute vitesse ou une croissance identique ne sont pas établis.