QCM : Énergie et circuits électriques (60 questions)

Explication

La structure est dite lacunaire parce que la matière est essentiellement constituée de vide. L’arrangement compact supprime les espaces, le noyau n’occupe qu’une très petite partie de l’atome et les atomes sont globalement neutres.

Explication

Un atome qui gagne des électrons devient un ion chargé négativement, car les électrons portent une charge négative. La perte d’électrons produit une charge positive, tandis qu’un atome neutre n’a pas gagné ni perdu d’électrons.

Explication

Un liquide conserve un volume déterminé sans avoir de forme propre, et sa surface libre est horizontale au repos. Le solide a une forme propre, tandis que le gaz se disperse dans tout le volume offert et peut être comprimé.

Explication

Les molécules d’un gaz sont dispersées et désordonnées, et le gaz peut être comprimé lorsque l’espace qui lui est offert diminue. Le volume déterminé caractérise le liquide, et la forme propre caractérise le solide.

Explication

Un mélange est homogène lorsque ses différents constituants ne sont pas distinguables. Un mélange hétérogène présente des constituants que l’on distingue, tandis qu’un corps pur ne contient qu’un seul type de constituant.

Explication

Le solvant est l’espèce très majoritaire de la solution, souvent l’eau ; le soluté est l’espèce qui y est dissoute. Identifier le solvant à l’espèce ajoutée inverse ces rôles.

Explication

À 25 °C, au maximum 365 g de sel se dissolvent dans 1 L d’eau ; avec 380 g ajoutés, l’excédent reste solide au fond et la solution est saturée. Penser que tout se dissout néglige la limite de solubilité.

Explication

L’air contient environ 78 % de diazote, 21 % de dioxygène et 1 % d’autres gaz. Inverser les proportions des deux gaz principaux confond diazote et dioxygène ; les autres choix attribuent à tort une proportion élevée aux autres gaz.

Explication

La pression atmosphérique est exercée par l’air sur les corps avec lesquels il est en contact et vaut en moyenne 1 013 hPa, soit 760 mm de mercure. La masse de l’air n’est pas sa pression, et 760 correspond à des millimètres de mercure.

Explication

En tirant le piston, on augmente le volume disponible pour l’air, ce qui diminue sa pression. L’association d’une diminution du volume à une hausse de pression décrit la compression, tandis qu’une hausse de pression malgré l’expansion inverse l’effet observé.

Explication

Un solide est en translation si ses segments restent parallèles à eux-mêmes et si les trajectoires de ses points sont identiques ; le trajet peut être courbe. Une rotation fait décrire aux points des arcs de cercle, tandis que l’immobilité suppose l’absence de déplacement.

Explication

Lors d’une rotation, les points suivent simultanément des arcs de cercles concentriques, de même mesure et dans le même sens, dans des plans perpendiculaires à l’axe. Les droites parallèles caractérisent une translation, et des centres différents ou des sens opposés ne correspondent pas à cette description.

Explication

Le rapport vaut le nombre de dents de la roue menante divisé par celui de la roue menée : $K = \frac{12}{36} = \frac{1}{3}$. L’inversion donne 3, tandis que 36 reprend un nombre de dents et 48 résulte de leur addition.

Explication

Le rapport de sortie à entrée vaut $K = \frac{90}{60} = 1{,}5$ ; comme il est supérieur à 1, le mécanisme multiplie la vitesse. Le rapport inversé $\frac{2}{3}$ conduirait à une classification de réducteur, et des fréquences identiques exigeraient $K = 1$.

Explication

Le Soleil, le vent, l’eau des rivières et le mouvement des marées sont des sources renouvelables, contrairement au charbon, au gaz et au pétrole. Le choix des combustibles fossiles les classe à tort comme renouvelables, et les autres groupes mêlent des sources des deux catégories.

Explication

Le solaire photovoltaïque transforme le rayonnement solaire en électricité, tandis que le solaire thermique utilise directement ce rayonnement pour chauffer, par exemple, l’eau. Inverser les fonctions ou attribuer aux deux technologies une seule de ces fonctions confond leurs usages.

Explication

La rotation des turbines entraîne l’aimant de l’alternateur et provoque l’apparition d’une tension alternative. Faire entraîner les turbines par l’alternateur inverse le mécanisme, tandis que le chauffage de l’eau et la rotation seule ne décrivent pas la production de tension.

Explication

L’énergie mécanique d’un corps est la somme de son énergie cinétique et de son énergie potentielle. L’énergie cinétique et l’énergie potentielle ne désignent chacune qu’une composante de cette somme; l’énergie thermique est une autre forme d’énergie.

Explication

L’énergie cinétique se calcule avec $E_c = \frac{1}{2}mv^2$ : $\frac{1}{2}\times 4\times 3^2=18\,\text{J}$. $36\,\text{J}$ oublie le facteur un demi, $12\,\text{J}$ n’élève pas la vitesse au carré et $4{,}5\,\text{J}$ omet la masse.

Explication

L’énergie potentielle de position se calcule par $E_p=mgh$ : $2\times10\times5=100\,\text{J}$. $10\,\text{J}$ omet l’intensité du champ, $50\,\text{J}$ omet la masse et $20\,\text{J}$ omet la hauteur.

Explication

L’énergie nucléaire est contenue dans les noyaux atomiques et peut être libérée lors de réactions nucléaires. L’énergie des liaisons relève de la chimie, l’agitation des particules caractérise l’énergie thermique, et les électrons ne sont pas le siège indiqué ici.

Explication

La fission exploitée dans les centrales consiste à casser des noyaux d’uranium par bombardement de neutrons. La fusion est le phénomène présent dans le Soleil, tandis que combustion et désintégration chimique ne désignent pas ce processus nucléaire.

Explication

L’énergie chimique est contenue dans la matière et libérée par des réactions chimiques, comme celles qui se produisent dans une pile. L’électricité correspond au transfert produit par la pile, l’énergie nucléaire concerne les noyaux, et la chaleur est une autre forme d’énergie.

Explication

L’action qui lance le ballon transfère de l’énergie par travail mécanique, le courant transfère de l’énergie par travail électrique, et le Soleil transmet son énergie par rayonnement. Le transfert thermique nécessite un milieu matériel et ne décrit pas ici la transmission solaire à distance.

Explication

Le rayonnement peut transporter de l’énergie dans le vide, alors que le transfert thermique nécessite un milieu matériel. Le travail électrique suppose un courant et le travail mécanique une force provoquant une modification du mouvement.

Explication

Le bilan est $E = E_u + E_p$, donc $E_u = 500 - 180 = 320\,\text{J}$. La valeur 680 J résulte d’une addition erronée, 500 J reprend l’énergie fournie, et 180 J correspond à l’énergie perdue.

Explication

Le rendement vaut $\eta = \frac{E_u}{E} = \frac{600}{800} = 0{,}75$. La valeur 1,33 inverse le rapport, 0,25 correspond à la part perdue et 75 J confond un rendement avec une énergie.

Explication

Un générateur produit de l’énergie électrique à partir d’une autre forme d’énergie, alors qu’un récepteur transforme l’énergie électrique reçue. Inverser ces rôles confond générateur et récepteur; attribuer le même rôle aux deux composants méconnaît leurs transformations respectives.

Explication

Un circuit est ouvert lorsque le courant ne peut pas y circuler. Le qualifier de fermé inverse la définition; la présence d’un générateur ne suffit pas à assurer la circulation, et la dérivation désigne un type de montage.

Explication

Le courant électrique correspond au déplacement ordonné des électrons libres dans les métaux ou des ions dans les solutions sous l’effet d’une tension. L’agitation thermique est désordonnée, l’accumulation ne décrit pas un déplacement et les noyaux ne sont pas les charges mobiles visées ici.

Explication

L’intensité mesure le débit des charges électriques et s’exprime en ampères. La tension et la résistance sont d’autres grandeurs, tandis que le watt est l’unité de puissance.

Explication

La loi d’Ohm donne $U=R\times I$, donc $U=5\times2=10\,\text{V}$. La valeur $2{,}5\,\text{V}$ vient d’une division, $7\,\text{V}$ d’une addition, et $2\,\text{V}$ reprend l’intensité sans calcul.

Explication

La puissance électrique est $P=U\times I$, donc $P=12\times0{,}5=6\,\text{W}$. $24\,\text{W}$ résulte d’une division, $12{,}5\,\text{W}$ d’une addition, et le calcul faisant intervenir la résistance correspond à une autre relation.

Explication

Un montage en série forme une seule boucle et présente la même intensité en tout point; en dérivation, chaque composant est soumis à la tension du générateur. L’intensité identique est déplacée à tort vers la dérivation dans l’une des confusions, tandis que les deux autres inversent la structure des montages.

Explication

Un fil reliant les bornes d’un dipôle court-circuite celui-ci; une ampoule ainsi court-circuitée n’est plus traversée par un courant. Le courant très grand et l’échauffement du fil caractérisent le court-circuit d’un générateur, tandis qu’un circuit ouvert correspond à une rupture de continuité.

Explication

L’énergie consommée est le produit de la puissance par la durée : $E=P\times t=1{,}5\times4=6\ \text{kWh}$. La division inverse la relation, la conversion erronée en minutes multiplie le résultat par 60, et reprendre la puissance ignore la durée.

Explication

À $20\ \text{mA}$ commence la tétanisation de la cage thoracique, tandis qu’à $30\ \text{mA}$ le thorax est tétanisé. La fibrillation ventriculaire est signalée à partir de $40\ \text{mA}$, et l’arrêt cardiaque immédiat à $1\ 000\ \text{mA}$.

Explication

À $1\ 000\ \text{mA}$, les effets comprennent l’arrêt cardiaque immédiat, les brûlures profondes et une décomposition irréversible du sang. La destruction des centres nerveux et la décomposition chimique interne sont indiquées au-delà de ce seuil; la fibrillation et les brûlures correspondent à des intensités plus faibles.

Explication

Le fournisseur met à disposition la phase et le neutre derrière le compteur et le disjoncteur général ; le propriétaire prend en charge le reste de l’installation ainsi que la prise de terre. Attribuer la phase et le neutre au propriétaire inverse les rôles, tandis que limiter sa responsabilité au tableau ou aux prises la réduit à tort.

Explication

Le dépassement de la demande correspondant à l’abonnement et au réglage provoque le déclenchement automatique du disjoncteur général, qui coupe toute l’installation ; il faut aussi le couper avant toute intervention. L’ouverture d’un seul circuit relève du différentiel en cas de fuite, et la fusion concerne le fusible en cas de surintensité ou de court-circuit.

Explication

L’interrupteur différentiel compare en permanence les courants entrant et sortant ; un écart dû à une fuite vers la terre entraîne l’ouverture du circuit concerné. La fusion du fusible répond à une surintensité ou à un court-circuit, tandis que le disjoncteur général coupe toute l’installation lors d’un dépassement lié à l’abonnement et à son réglage.

Explication

En cas de surintensité ou de court-circuit, le fusible fond et coupe l’alimentation ; il faut le remplacer par un fusible neuf de même calibre. Un différentiel détecte une fuite de courant, et un fusible fondu ne se réarme pas comme un disjoncteur.

Explication

Pendant un orage, le champ électrique au sol atteint environ 15 à 20 kV/m, contre environ 100 V/m en temps normal. La valeur de 100 V/m correspond aux conditions ordinaires, tandis que plusieurs dizaines de millions de volts désignent une tension possible entre un nuage et le sol ou entre deux nuages.

Explication

Une automobile protège grâce à sa carrosserie métallique, qui forme une cage de Faraday. Un arbre peut être frappé et un vaste espace découvert expose la personne ; un objet pointu ne constitue pas une protection contre la foudre.

Explication

Un signal est une information source codée et émise pour être communiquée à distance à un récepteur. L’information non codée omet le codage, le récepteur désigne le destinataire et le support matériel n’est pas en lui-même le signal.

Explication

Un signal analogique représente une variation de grandeur par une autre variation, tandis qu’un signal logique ne prend que deux valeurs. L’inversion des catégories confond ces définitions, et classer les deux signaux dans une même catégorie néglige la différence entre variation continue et états binaires.

Explication

Dans un circuit électrique numérique, 0 correspond à faux et à un circuit ouvert, alors que 1 correspond à vrai et à un circuit fermé. « Vrai et circuit fermé » attribue à 0 les propriétés de 1, tandis que les deux autres choix associent incorrectement la valeur logique à l’état du circuit.

Explication

L’eau liquide, la glace et la vapeur d’eau correspondent à trois états d’une même matière. Dire qu’elles deviennent des matières nouvelles confond changement d’état et changement de matière; les autres erreurs excluent à tort l’un des états de cette continuité.

Explication

Pour tester l’influence d’un paramètre, une seule variable doit différer entre les deux situations comparées. Faire varier aussi la température, la surface libre ou la quantité d’eau empêche d’attribuer clairement l’effet observé à la ventilation.

Explication

L’évaporation est le passage de l’état liquide à l’état gazeux de la même matière; la vapeur d’eau formée est invisible. La glace relève de la solidification, le passage du gaz au liquide est la condensation et des gouttelettes visibles ne sont pas de la vapeur d’eau.

Explication

L’eau gèle à $0\,^{\circ}\mathrm{C}$, tandis que la glace fond à cette même température. La fusion correspond au changement inverse; l’évaporation et la condensation concernent le passage entre les états liquide et gazeux.

Explication

Les engrenages transmettent la rotation, inversent son sens d’une roue à la suivante et une roue plus petite tourne plus vite. Conserver le sens néglige l’inversion, diminuer la vitesse inverse l’effet de la taille et produire une translation confond engrenage et mécanismes de transformation du mouvement.

Explication

Le rapport des vitesses est celui des nombres de dents : la roue de 8 dents tourne trois fois plus vite que celle de 24 dents, donc $2 \times 24/8 = 6$ tours par minute. Garder 2 ignore le rapport, obtenir 3 confond le facteur avec la vitesse finale et obtenir 8 ne résulte pas du rapport des dents.

Explication

Une courroie non croisée conserve le sens de rotation entre les poulies. Le sens antihoraire correspond à une courroie croisée, tandis que l’absence de rotation et la translation ne décrivent pas l’effet indiqué.

Explication

L’énergie est nécessaire pour chauffer, éclairer et mettre en mouvement. Stocker et mesurer ne sont pas les besoins cités ; transmettre et isoler ne remplacent pas ces usages, et produire ou distribuer désigne des étapes de l’approvisionnement.

Explication

Le critère est la possibilité de renouvellement à l’échelle d’une vie humaine : une ressource qui ne se renouvelle pas dans cette durée est non renouvelable à cette échelle. Le renouvellement à long terme ne suffit pas à la classer comme renouvelable pour l’humain, et l’usage ou la consommation ne détermine pas cette distinction.

Explication

Une machine transforme l’énergie qu’elle reçoit en une forme souhaitée : ici, la turbine reçoit l’énergie de la chute d’eau et produit de l’électricité, qui permet l’éclairage. Inverser la chaîne confond entrée et sortie, attribuer directement la lumière à la turbine omet l’électricité, et faire produire de la lumière par une chute d’eau inverse aussi les étapes.

Explication

Le transport triphasé économise du câble et réduit les pertes par échauffement ; le neutre est disponible au point commun des enroulements secondaires couplés en étoile du dernier transformateur. L’équilibrage des charges ne crée pas le neutre, le neutre n’est pas transporté sur la ligne décrite, et la mise à la terre seule ne remplace pas le point commun des enroulements.

Explication

La quantité d’électricité se calcule par $Q=I\times T$ : $0{,}25\times 8=2\,\text{C}$. L’addition confond le produit avec une somme, la division inverse l’opération, et la conversion en heures donnerait une valeur en ampères-heures si l’unité était conservée.

Explication

Le paratonnerre est une pointe métallique mise à la terre par un câble assez gros pour conduire le courant de décharge, et il attire la foudre au lieu de l’éloigner. L’idée de la repousser confond attraction et éloignement, l’absence de mise à la terre omet le chemin d’écoulement du courant, et le câble fin ne répond pas au besoin de conduction.