QCM : Fonctionnement des alternateurs (15 questions)

Explication

Le champ magnétique décrit les propriétés magnétiques en chaque point de l’espace entourant une source. Une source magnétique produit le champ, une aiguille aimantée permet d’en observer les effets et une tension induite relève d’un phénomène électrique.

Explication

Oersted montre en 1820 qu’un fil conducteur parcouru par un courant peut agir comme un aimant et faire pivoter une aiguille aimantée. L’induction par mouvement est associée à Faraday, tandis qu’un aimant immobile ne produit pas l’indication de courant décrite dans son expérience.

Explication

L’induction électromagnétique se produit lorsqu’un mouvement relatif entre une source de champ magnétique et un conducteur crée une tension et peut produire un courant induit. L’effet sur une aiguille concerne le champ créé par un courant, et la simple présence d’un champ ne décrit pas le mécanisme d’induction.

Explication

Dans l’expérience de Faraday, l’aimant immobile ne produit pas d’indication de courant, tandis que son approche de la bobine fait apparaître un courant. Un courant à l’arrêt confond champ présent et mouvement inducteur; l’approche ne supprime pas l’indication.

Explication

Dans la dynamo, la rotation de l’aimant crée d’abord une tension induite dans la bobine; le circuit fermé permet ensuite au courant induit d’alimenter la lampe. Placer le courant avant la tension inverse le mécanisme, et le champ magnétique ne fournit pas directement le courant à la lampe.

Explication

L’alternateur transforme le mouvement relatif de ses éléments en tension par induction électromagnétique, et un circuit fermé permet alors le passage d’un courant. L’échauffement résistif, l’attraction magnétique et la réaction chimique désignent d’autres phénomènes.

Explication

Un alternateur comporte une source de champ magnétique, qui peut être un aimant ou un électroaimant, ainsi qu’un conducteur, le plus souvent une bobine. Le courant continu, le transformateur et la turbine ne remplacent pas ces deux éléments constitutifs.

Explication

Le rotor est l’élément mobile et le stator l’élément fixe : la bobine tournante est donc le rotor, tandis que l’aimant immobile est le stator. Inverser ces noms ou attribuer le même rôle aux deux éléments confond leur mobilité.

Explication

L’eau passe du lac dans la conduite forcée et entraîne la turbine, qui met l’alternateur en mouvement ; l’électricité produite traverse ensuite le transformateur avant la ligne à haute tension. Les autres enchaînements déplacent un appareil ou inversent le rôle de la turbine et de l’alternateur.

Explication

L’énergie mécanique apportée par la turbine constitue l’entrée de l’alternateur, qui produit environ 700 GWh d’énergie électrique à partir d’environ 735 GWh mécaniques. Inverser les valeurs ou les formes d’énergie confond l’entrée mécanique avec la sortie électrique.

Explication

La conservation de l’énergie donne $E_{\text{dégradée}}=E_{\text{reçue}}-E_{\text{utile}}=500-380=120\,\text{kJ}$. Choisir $380\,\text{kJ}$ confond l’énergie utile avec l’énergie dégradée, tandis que les valeurs négative et additionnée résultent d’opérations incorrectes.

Explication

Le rendement est le rapport de l’énergie utile à l’énergie reçue : $r=180/240=0{,}75$, soit $75\,\%$. Le résultat supérieur à 1 inverse le rapport, $0{,}25$ correspond ici à la fraction dégradée, et $60$ provient de la soustraction.

Explication

L’énergie transférée vérifie $E=P\,\Delta t$, donc $E=40\times12=480\,\text{J}$. La division donne une opération inadaptée, tandis que $48\,\text{J}$ et $0{,}30\,\text{J}$ résultent d’erreurs de calcul ou d’inversion.

Explication

La puissance est l’énergie transférée divisée par la durée : $P=E/\Delta t=900/30=30\,\text{W}$. $27\,000\,\text{W}$ vient d’une multiplication, $0{,}033\,\text{W}$ inverse le rapport, et $3\,\text{W}$ correspond à une durée dix fois trop grande.

Explication

La puissance décrit le caractère rapide d’un transfert d’énergie : pour une même énergie, un transfert plus court correspond à une puissance plus élevée. Une énergie plus élevée confond puissance et quantité, le rendement porte sur l’efficacité de conversion, et la durée est ici plus courte.