QCM : Production et conversion de l’énergie électrique (17 questions)

Explication

Le spectre solaire comprend des photons qui ne parviennent pas à exciter les électrons et d’autres dont l’énergie dépasse ce qui est nécessaire. La réflexion, l’énergie identique et l’absence de pertes pour les photons trop énergétiques ne décrivent pas cette double limite.

Explication

Dans la plupart des centrales, un alternateur transforme une énergie de mouvement en énergie électrique. La conversion inverse confond les rôles, la conversion de lumière relève du photovoltaïque et la chaleur ne constitue pas directement l’entrée mécanique de l’alternateur.

Explication

La cellule associe un semi-conducteur n riche en électrons mobiles à un semi-conducteur p présentant un déficit d’électrons, représenté par des trous positifs. Les autres réponses inversent cette association ou attribuent le même type de porteurs aux deux dopages.

Explication

Entraîné le plus souvent par une turbine, l’alternateur convertit l’énergie mécanique de rotation en énergie électrique par induction. L’énergie électrique est la sortie, tandis que la chaleur correspond notamment à des pertes et non à la conversion utile décrite.

Explication

Un semi-conducteur est isolant à l’état initial et peut devenir conducteur lorsqu’il reçoit de l’énergie extérieure. Le conducteur métallique n’a pas cet état initial, l’isolant incapable de devenir conducteur ne correspond pas à la définition, et l’inversion des états décrit le phénomène à l’envers.

Explication

L’induction électromagnétique correspond à l’apparition d’un courant lorsqu’un aimant est mis en mouvement près d’un conducteur. La conversion mécanique décrit un bilan énergétique, l’effet Joule un échauffement et l’effet photovoltaïque une production par la lumière.

Explication

Dans une centrale hydroélectrique, l’eau de la rivière est un fluide liquide qui entraîne la turbine. La vapeur est un fluide gazeux associé à un autre type de centrale, tandis que l’électricité est le produit de la conversion.

Explication

La puissance maximale est le produit de la tension et de l’intensité au point considéré : $P_m = U_m \times I_m = 8 \times 2 = 16\,\text{W}$. L’addition donne $10\,\text{W}$, la division donne $4\,\text{W}$, et le doublement du produit conduit à $32\,\text{W}$.

Explication

Lorsque l’énergie du photon dépasse celle de la bande interdite, des électrons peuvent provoquer un courant électrique. Une énergie inférieure au seuil ne satisfait pas la condition, tandis que les deux autres réponses attribuent le phénomène à un effet opposé ou à la bande interdite elle-même.

Explication

Un alternateur convertit une énergie mécanique en énergie électrique grâce à l’induction électromagnétique. L’inversion des énergies correspond à une autre fonction, tandis que les conversions lumineuse ou thermique proposées ne décrivent pas son principe.

Explication

Le rendement est le rapport de la puissance électrique utile à la puissance mécanique fournie : $\eta=\frac{600}{800}=0{,}75$. Le rapport inversé donne environ 1,33, la différence donne 200 W et 600 W est une puissance, non un rendement.

Explication

L’atome absorbe un photon lorsque son énergie correspond à l’écart entre deux niveaux d’énergie. Une énergie quelconque ou simplement supérieure à cet écart ne satisfait pas cette condition.

Explication

Un spectre d’absorption plus large permet au capteur de capter davantage d’énergie solaire et d’améliorer son rendement de conversion. La tension seule, une absorption réduite ou l’émission du capteur ne correspondent pas à ce mécanisme.

Explication

La plupart des cellules photovoltaïques sont fabriquées à partir de silicium et leur rendement est d’environ 20 à 25 %. Le germanium est ici substitué au matériau majoritaire, tandis que les deux autres propositions donnent un rendement trop faible ou trop élevé.

Explication

La physique quantique décrit la matière à l’échelle microscopique, où l’énergie ne peut prendre que certaines valeurs : elle est quantifiée. Un spectre de raies est un phénomène que cette physique peut expliquer, et non la définition de la quantification.

Explication

La bobine et l’aimant peuvent échanger leurs rôles : ici, la bobine mobile est le rotor et l’aimant fixe le stator. Identifier le rotor à l’aimant ou le stator à la bobine ne tient pas compte de cette configuration possible.

Explication

Le turbo-alternateur associe une turbine à un alternateur pour transformer en électricité la puissance mécanique du fluide en mouvement. L’alternateur seul ne constitue pas l’ensemble, et la turbine ou la chaudière ne réalise pas cette conversion complète.