QCM : Rendement et cellules photovoltaïques (11 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Une installation utilise le vent pour faire tourner un alternateur, tandis qu’une autre utilise des panneaux photovoltaïques. Quelle conversion caractérise chacune de ces installations ?

Le vent fournit une énergie électromagnétique convertie en électricité, et les panneaux convertissent l’énergie électromagnétique solaire en électricité.
Le vent fournit une énergie mécanique convertie en électricité, et les panneaux convertissent l’énergie électromagnétique solaire en électricité.
Le vent fournit une énergie mécanique convertie en électricité, et les panneaux convertissent une énergie mécanique solaire en électricité.
Le vent fournit une énergie électromagnétique convertie en électricité, et les panneaux convertissent l’énergie mécanique solaire en électricité.

Le vent fournit une énergie mécanique convertie en électricité, et les panneaux convertissent l’énergie électromagnétique solaire en électricité.

Explication

L’énergie éolienne exploite une énergie mécanique, tandis que le photovoltaïque convertit l’énergie électromagnétique solaire en énergie électrique. Les autres réponses attribuent à tort une forme mécanique ou électromagnétique à l’une de ces conversions.

2. Une ville remplace une partie de son chauffage électrique par des chaudières au gaz et remplace des autobus électriques par des autobus à moteur thermique. Quel effet est associé à l’utilisation du gaz et du pétrole dans ces nouveaux équipements ?

La combustion émet du dioxyde de carbone et fournit notamment une énergie électrique sans moteur.
La combustion émet du méthane et fournit notamment de la chaleur ou le fonctionnement d’un moteur.
La combustion émet du dioxyde de carbone et fournit notamment de la chaleur ou le fonctionnement d’un moteur.
La production d’électricité émet du dioxyde de carbone et fournit notamment de la chaleur ou le fonctionnement d’un moteur.

La combustion émet du dioxyde de carbone et fournit notamment de la chaleur ou le fonctionnement d’un moteur.

Explication

La combustion du pétrole et du gaz émet anthropiquement du dioxyde de carbone et peut fournir la chaleur nécessaire au chauffage ou faire fonctionner un moteur thermique. Le méthane est ici une confusion sur le gaz émis, la production électrique déplace la source des émissions, et l’électricité n’est pas le service direct visé pour ces équipements.

3. Quel phénomène Hans-Christian Ørsted observe-t-il en 1820, révélant qu’un courant électrique peut créer un champ magnétique ?

Une pile produit un courant électrique à partir de charges en mouvement.
Un courant électrique dévie l’aiguille d’une boussole.
Un courant électrique produit une variation de champ dans un alternateur.
Un champ magnétique variable produit un courant dans un circuit fermé.

Un courant électrique dévie l’aiguille d’une boussole.

Explication

En 1820, Ørsted montre qu’un courant peut dévier l’aiguille d’une boussole, signe que l’électricité peut créer un champ magnétique. La production de courant par un champ variable est la découverte associée à Faraday, tandis que la pile est liée à Volta.

4. Dans un circuit fermé, un aimant est déplacé de façon à faire varier le champ magnétique qui le traverse, et un courant apparaît. Quel phénomène décrit cette situation ?

L’induction électromagnétique.
La production d’un courant par un champ constant.
La production d’un courant dans un circuit ouvert.
L’effet magnétique d’un courant électrique.

L’induction électromagnétique.

Explication

L’induction électromagnétique est la production d’un courant dans un circuit fermé par un champ magnétique variable. L’effet magnétique d’un courant correspond au lien observé par Ørsted; un champ constant ou un circuit ouvert ne respecte pas la définition.

5. Dans l’expérience historique de Faraday, que désigne le courant induit dans la bobine 3 lorsque la bobine 2 est mise en mouvement à proximité ?

Un courant apparaissant dans la bobine 3 lorsque la bobine 2 reste immobile
Un courant produit par la pile dans la bobine reliée au galvanomètre
Un courant détecté sans contact électrique direct entre les deux bobines
Un courant transmis par un fil reliant directement les deux bobines

Un courant détecté sans contact électrique direct entre les deux bobines

Explication

Le courant est induit par le mouvement de la bobine 2 dans le champ magnétique, tandis que la bobine 3 est reliée au galvanomètre sans contact électrique avec elle. La pile alimente la bobine 2, mais elle n’est pas reliée directement à la bobine 3.

6. Dans un alternateur, quelle partie tourne et peut être constituée d’aimants ou d’électroaimants ?

Le stator, qui est la partie fixe de l’alternateur
Le rotor, qui est la partie mobile de l’alternateur
Le circuit extérieur, qui transporte le courant induit
La turbine, qui fournit l’énergie mécanique à l’alternateur

Le rotor, qui est la partie mobile de l’alternateur

Explication

Le rotor est la partie mobile et tourne avec ses aimants ou électroaimants. Le stator, contrairement au rotor, est la partie fixe constituée de bobines ou d’aimants.

7. Quel est le rôle d’un alternateur dans une éolienne, une dynamo de vélo ou une automobile ?

Convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique
Convertir l’énergie mécanique en énergie électrique
Convertir l’énergie thermique en énergie lumineuse
Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique

Convertir l’énergie mécanique en énergie électrique

Explication

Dans ces applications, l’alternateur transforme une énergie mécanique en énergie électrique. Un moteur électrique réalise plutôt la conversion inverse, de l’énergie électrique en énergie mécanique.

8. Comment définit-on le rendement d’un alternateur ?

Le rapport entre l’énergie dissipée sous forme de chaleur et l’énergie électrique produite
La somme de l’énergie mécanique reçue et de l’énergie électrique produite
La différence entre la puissance mécanique reçue et la puissance électrique produite
Le rapport entre l’énergie électrique utile produite et l’énergie mécanique reçue

Le rapport entre l’énergie électrique utile produite et l’énergie mécanique reçue

Explication

Le rendement compare l’énergie électrique utile à l’énergie mécanique fournie, ou de façon équivalente les puissances correspondantes. La puissance dissipée correspond aux pertes et ne constitue pas l’énergie électrique utile produite.

9. Quelle différence distingue le dopage de type n du dopage de type p dans un semi-conducteur ?

Le type n crée des trous, tandis que le type p apporte des électrons libres dans le cristal.
Le type n rend le silicium isolant, tandis que le type p le transforme en conducteur métallique.
Le type n apporte des électrons libres, tandis que le type p crée des lacunes d’électrons appelées trous.
Le type n élargit la bande interdite, tandis que le type p la supprime entre les deux bandes.

Le type n apporte des électrons libres, tandis que le type p crée des lacunes d’électrons appelées trous.

Explication

Le dopage de type n fournit des électrons libres supplémentaires, alors que le dopage de type p crée des trous pouvant contribuer à la circulation du courant. Ces deux types de dopage ne se distinguent donc pas par l’élargissement ou la suppression de la bande interdite.

10. Quel mécanisme permet aux photons de déclencher la production d’un courant dans une cellule photovoltaïque à jonction p-n ?

Ils donnent à certains électrons assez d’énergie pour franchir le gap, puis leur circulation dans le circuit extérieur produit un courant.
Ils chauffent le silicium jusqu’à ce que les couches n et p deviennent conductrices et produisent un courant.
Ils déplacent les trous de la couche p vers la couche n, puis leur accumulation dans la jonction produit un courant.
Ils créent des électrons dans le circuit extérieur, qui traversent ensuite la jonction vers la couche n et produisent un courant.

Ils donnent à certains électrons assez d’énergie pour franchir le gap, puis leur circulation dans le circuit extérieur produit un courant.

Explication

L’énergie des photons libère certains électrons en leur permettant de franchir le gap, puis les électrons circulent vers le côté p et passent dans le circuit extérieur. Le déplacement des trous n’est pas le mécanisme décrit pour la production du courant dans la cellule.

11. Pourquoi seule une partie du spectre solaire, principalement la lumière visible et une partie de l’infrarouge, atteint-elle la surface terrestre ?

Parce que la surface terrestre absorbe les photons avant qu’ils traversent l’atmosphère.
Parce que le champ magnétique terrestre dévie une partie du rayonnement infrarouge.
Parce que les nuages réfléchissent tout le rayonnement ultraviolet vers le Soleil.
Parce que des gaz atmosphériques comme H₂O, CO₂ et O₃ en absorbent une partie.

Parce que des gaz atmosphériques comme H₂O, CO₂ et O₃ en absorbent une partie.

Explication

Certains gaz de l’atmosphère absorbent une partie du rayonnement solaire, ce qui limite le spectre qui parvient au sol. La réflexion par les nuages peut aussi modifier le rayonnement, mais elle n’explique pas l’absorption attribuée ici à ces gaz.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 9 flashcards sur Rendement et cellules photovoltaïques.

Que permet la combustion du pétrole, du gaz et du charbon ?

Le chauffage des bâtiments et le fonctionnement de moteurs thermiques et de turboréacteurs.

Quelle part de la production mondiale d’électricité provient d’une conversion électromécanique ?

Plus de 98 %.

Qui a découvert en 1820 qu’un courant peut dévier une boussole ?

Hans-Christian Ørsted.

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Approfondir avec la fiche

Consultez la fiche de révision complète sur Rendement et cellules photovoltaïques.

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