QCM : Production de l’énergie électrique (10 questions)

Question 1

1. Une centrale thermique fournit une puissance utile de $240\ \text{MW}$ à partir d’une puissance absorbée de $600\ \text{MW}$ . Quel est son rendement ?

360

2,5

0,40

40

Explication

Le rendement est le rapport de la puissance utile à la puissance absorbée : $\eta=\frac{P_u}{P_a}=\frac{240}{600}=0{,}40$ . Le rapport inversé vaut 2,5, la différence vaut 360 MW, et 40 correspond au pourcentage plutôt qu’au rendement sous forme décimale.

Answer

$$300\ \text{W}$$

Answer

$$72\ \text{W}$$

Answer

La production d’un courant continu grâce à l’absorption de photons

Answer

$$\frac{16}{27}$$

Answer

Elle contribue à la puissance avec le débit, la masse volumique de l’eau et la pesanteur.

Answer

L’alternateur convertit l’énergie mécanique en électricité alternative, tandis que le transformateur élève la tension pour le transport.

Answer

La puissance mécanique augmente proportionnellement au couple.

Answer

La moitié de l’énergie thermique restante

Question 2

2. Dans une centrale de cogénération, 35 % de l’énergie primaire devient électrique. Quelle part de l’énergie primaire reste sous forme thermique avant la récupération destinée au chauffage urbain ?

35 %

32,5 %

65 %

50 %

Explication

La part thermique restante est le complément de la part électrique : $100\%-35\%=65\%$ . Les 35 % désignent la conversion électrique, 50 % est la fraction de cette énergie thermique récupérée pour le chauffage, et 32,5 % correspondrait à la moitié de la part thermique.

Question 3

3. Un moteur délivre un couple de $12\ \text{N·m}$ à une vitesse angulaire de $25\ \text{rad/s}$ . Quelle puissance mécanique de rotation fournit-il ?

300\ \text{W}

12\ \text{W}

0{,}48\ \text{W}

37\ \text{W}

Explication

La puissance mécanique de rotation est le produit du couple par la vitesse angulaire : $P_m=C\times\omega=12\times25=300\ \text{W}$ . L’addition donne $37$ , la division donne $0{,}48$ , et le couple seul ne correspond pas à la puissance.

Question 4

4. Une force de $18\ \text{N}$ agit dans le sens du déplacement d’un objet qui avance à $4\ \text{m/s}$ . Quelle puissance électrique correspond au calcul demandé par la relation fournie ?

72\ \text{W}

4{,}5\ \text{W}

22\ \text{W}

288\ \text{W}

Explication

La relation donnée est $P_e=F\times v$ ; ainsi, $18\times4=72\ \text{W}$ . L’addition correspond à une combinaison incorrecte des grandeurs, la division inverse leur rapport et le carré de la vitesse ajoute un facteur absent de la formule.

Question 5

5. Que désigne l’effet photovoltaïque dans une cellule solaire ?

La mesure de la puissance crête sous un ensoleillement standardisé

La conversion d’un courant continu en courant alternatif compatible avec le réseau

La production d’un courant continu grâce à l’absorption de photons

La hausse de tension obtenue en reliant plusieurs cellules en série

Explication

L’effet photovoltaïque permet de produire une énergie électrique en courant continu à partir de photons absorbés. La conversion du courant continu en courant alternatif est le rôle de l’onduleur, et non celui de l’effet photovoltaïque.

Question 6

6. Selon la limite de Betz, quelle est la valeur maximale du coefficient de performance d’une éolienne ?

\frac{8}{27}

\frac{27}{16}

\frac{16}{27}

\frac{1}{2}

Explication

La limite de Betz fixe le coefficient de performance maximal à $\frac{16}{27}$ . La valeur $\frac{1}{2}$ correspond à un autre nombre simple, mais ne représente pas cette limite.

Question 7

7. Quel rôle joue la hauteur de chute dans la puissance hydraulique disponible sur une turbine ?

Elle détermine le rendement électrique de l’alternateur indépendamment du débit.

Elle contribue à la puissance avec le débit, la masse volumique de l’eau et la pesanteur.

Elle fixe la vitesse de rotation de la turbine sans intervenir sur la puissance disponible.

Elle remplace le débit dans le calcul de la puissance hydraulique de la turbine.

Explication

La hauteur de chute est un facteur de la puissance hydraulique, selon la relation $P_H = Q \rho g h$ , et une grande valeur de $h$ contribue à une puissance disponible plus élevée. La vitesse de rotation dépend d’autres caractéristiques de l’installation et ne remplace pas la hauteur de chute dans cette relation.

Question 8

8. En quoi le rôle d’un transformateur diffère-t-il de celui d’un alternateur dans une chaîne de production et de transport de l’électricité ?

L’alternateur stocke l’électricité produite, tandis que le transformateur convertit l’énergie thermique en électricité alternative.

L’alternateur élève la tension pour le transport, tandis que le transformateur convertit l’énergie mécanique en électricité alternative.

L’alternateur convertit l’énergie mécanique en électricité alternative, tandis que le transformateur élève la tension pour le transport.

L’alternateur convertit l’électricité alternative en énergie mécanique, tandis que le transformateur réduit la fréquence du courant.

Explication

L’alternateur produit de l’électricité alternative à partir d’énergie mécanique, alors que le transformateur augmente la tension afin de transporter l’électricité avec de faibles pertes. Le distracteur qui inverse leurs fonctions attribue à l’alternateur le rôle d’élévation de tension du transformateur.

Question 9

9. Si le couple appliqué à un arbre rotatif augmente tandis que sa vitesse angulaire reste constante, quelle conséquence la relation de puissance mécanique prévoit-elle ?

La puissance mécanique augmente proportionnellement au couple.

La puissance mécanique dépend alors de la force et du déplacement.

La puissance mécanique diminue proportionnellement au couple.

La puissance mécanique reste constante, car seule la vitesse compte.

Explication

La puissance mécanique de rotation est le produit du couple par la vitesse angulaire, donc une hausse du couple à vitesse constante entraîne une hausse proportionnelle de la puissance. La force et le déplacement interviennent dans la relation fournie pour la puissance électrique, pas dans cette relation mécanique.

Question 10

10. Dans un réseau de chauffage urbain alimenté par une centrale de cogénération nucléaire, quelle fraction de l’énergie thermique restante est récupérée pour le chauffage ?

Le tiers de l’énergie thermique restante

Le quart de l’énergie thermique restante

La moitié de l’énergie thermique restante

Les deux tiers de l’énergie thermique restante

Explication

Dans l’exemple, la centrale récupère 50 % de l’énergie thermique restante pour alimenter le chauffage urbain. La fraction d’un tiers ne correspond pas au taux de récupération thermique indiqué.

QCM : Production de l’énergie électrique (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une centrale thermique fournit une puissance utile de $240\ \text{MW}$ à partir d’une puissance absorbée de $600\ \text{MW}$ . Quel est son rendement ?

2. Dans une centrale de cogénération, 35 % de l’énergie primaire devient électrique. Quelle part de l’énergie primaire reste sous forme thermique avant la récupération destinée au chauffage urbain ?

3. Un moteur délivre un couple de $12\ \text{N·m}$ à une vitesse angulaire de $25\ \text{rad/s}$ . Quelle puissance mécanique de rotation fournit-il ?

4. Une force de $18\ \text{N}$ agit dans le sens du déplacement d’un objet qui avance à $4\ \text{m/s}$ . Quelle puissance électrique correspond au calcul demandé par la relation fournie ?

5. Que désigne l’effet photovoltaïque dans une cellule solaire ?

6. Selon la limite de Betz, quelle est la valeur maximale du coefficient de performance d’une éolienne ?

7. Quel rôle joue la hauteur de chute dans la puissance hydraulique disponible sur une turbine ?

8. En quoi le rôle d’un transformateur diffère-t-il de celui d’un alternateur dans une chaîne de production et de transport de l’électricité ?

9. Si le couple appliqué à un arbre rotatif augmente tandis que sa vitesse angulaire reste constante, quelle conséquence la relation de puissance mécanique prévoit-elle ?

10. Dans un réseau de chauffage urbain alimenté par une centrale de cogénération nucléaire, quelle fraction de l’énergie thermique restante est récupérée pour le chauffage ?

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QCM : Production de l’énergie électrique (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une centrale thermique fournit une puissance utile de 240 MW240\ \text{MW}240 MW à partir d’une puissance absorbée de 600 MW600\ \text{MW}600 MW. Quel est son rendement ?

2. Dans une centrale de cogénération, 35 % de l’énergie primaire devient électrique. Quelle part de l’énergie primaire reste sous forme thermique avant la récupération destinée au chauffage urbain ?

3. Un moteur délivre un couple de 12 N⋅m12\ \text{N·m}12 N⋅m à une vitesse angulaire de 25 rad/s25\ \text{rad/s}25 rad/s. Quelle puissance mécanique de rotation fournit-il ?

4. Une force de 18 N18\ \text{N}18 N agit dans le sens du déplacement d’un objet qui avance à 4 m/s4\ \text{m/s}4 m/s. Quelle puissance électrique correspond au calcul demandé par la relation fournie ?

5. Que désigne l’effet photovoltaïque dans une cellule solaire ?

6. Selon la limite de Betz, quelle est la valeur maximale du coefficient de performance d’une éolienne ?

7. Quel rôle joue la hauteur de chute dans la puissance hydraulique disponible sur une turbine ?

8. En quoi le rôle d’un transformateur diffère-t-il de celui d’un alternateur dans une chaîne de production et de transport de l’électricité ?

9. Si le couple appliqué à un arbre rotatif augmente tandis que sa vitesse angulaire reste constante, quelle conséquence la relation de puissance mécanique prévoit-elle ?

10. Dans un réseau de chauffage urbain alimenté par une centrale de cogénération nucléaire, quelle fraction de l’énergie thermique restante est récupérée pour le chauffage ?

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3. Un moteur délivre un couple de $12\ \text{N·m}$ à une vitesse angulaire de $25\ \text{rad/s}$ . Quelle puissance mécanique de rotation fournit-il ?

4. Une force de $18\ \text{N}$ agit dans le sens du déplacement d’un objet qui avance à $4\ \text{m/s}$ . Quelle puissance électrique correspond au calcul demandé par la relation fournie ?