QCM N° 15

Conversions d'énergie

 

   

 

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Énoncé

A

B

C

Réponse

1

La puissance s’exprime en :

watt

joule

seconde

A

2

La puissance d’un appareil domestique :

Ne dépend pas de la durée d’utilisation

Dépend de l’appareil

Dépend de la durée d’utilisation

AB

3

La relation entre la puissance P, l’énergie W et la durée de fonctionnement Δt d’un système est :

P = W . Δt

W = P . Δt

 

B

4

La tension aux bornes d’un dipôle est mesurée :

Par un ampèremètre branché en série

Par un voltmètre branché en série

Par un voltmètre branché en dérivation

C

 

 

 

5

La courbe de la figure 1 représente :

 

La caractéristique d’un générateur

La puissance d’un conducteur ohmique

La caractéristique d’un conducteur ohmique

A

6

D’après la courbe de la FIGURE 1, on peut déduire que :

Quand I = 0, U = 0

Quand I = 0, U = E

Quand I = 0, U = r . I

B

7

L’effet Joule est associé à :

Un transfert thermique

Un échauffement d’un conducteur ohmique

Un refroidissement d’un conducteur ohmique

AB

8

Le long d’une chaîne énergétique :

L’énergie ne se conserve pas

Il y a transfert d’énergie

L’énergie est détruite

B

9

La dégradation d’énergie correspond à :

Des pertes d’énergie entre l’entrée et la sortie de la chaîne énergétique

Des pertes qui peuvent être dues à des frottements

Un vieillissement de l’énergie

AB

 

 

 

10

On considère la FIGURE 2.

Quelle proposition associe correctement le numéro et la forme d’énergie ?

1 Énergie thermique

2 Énergie lumineuse

3 Énergie mécanique

1 Énergie lumineuse

2 Énergie thermique

3 Énergie mécanique

1 Énergie mécanique

2 Énergie thermique

3 Énergie lumineuse

C

11

Dans un circuit électrique, le générateur :

Reçoit de l’énergie de la part du circuit

Fournit de l’énergie au reste du circuit

N’échange pas d’énergie avec le reste du circuit

B

12

L’énergie électrique WE reçue par un récepteur dont la tension à ses bornes est 3,0 V lorsqu’il est parcouru par un courant d’intensité 1,0 A pendant une durée de 20 ms vaut :

3 W

6 x 10 1 J

6 x 10 – 2 J

C

13

La puissance de transfert de cette énergie vaut :

6 x 10 – 2 J

6 x 10 1 J

3 W

C

14

La puissance mise en jeu par effet Joule dans un conducteur ohmique de résistance R parcouru par un courant d’intensité I et dont la tension à ses bornes vaut U est :

R . I

 

R . I 2

C

15

La loi d’Ohm peut s’écrire : UAB = R . I :

La tension UAB est inversement proportionnelle à l’intensité du courant I

La résistance R est proportionnelle à l’intensité du courant I

La tension UAB est proportionnelle à l’intensité du courant I

C

16

La tension UPN aux bornes d’un générateur de tension peut s’exprimer sous la forme : UPN = E – R . I

La tension UPN est augmente si l’intensité du courant I augmente

La tension UPN est augmente si l’intensité du courant I diminue

La tension UPN est indépendante de l’intensité du courant I.

B

17

Pour que le rendement de conversion soit doublé tout en conservant une énergie utile constante, il faut que l’énergie reçue soit :

Doublée

Divisée par deux

Quadruplée

B

 

 

 Questionnaire a été réalisé avec Questy Pour s'auto-évaluer

 

-    Puissance :

 

 

 

-    La tension U AB aux bornes d’un récepteur actif, parcouru par un courant d’intensité I qui le traverse de A vers B est donnée par la relation suivante :
-    U AB = E’  +  r’ . I

I intensité en ampère A

U AB tension en volt V  

E' (f.c.e.m en volt V) force contre électromotrice

Tension minimale qu’il faut appliquer

aux bornes du récepteur pour qu’il fonctionne.

r’ Résistance interne du récepteur en ohm Ω

-    Un récepteur électrique actif est un convertisseur d’énergie. Il convertit une partie de l’énergie électrique qu’il reçoit en une autre forme d’énergie autre que la chaleur.
-    Énergie reçue par le récepteur, parcouru par un courant d’intensité I qui le traverse de A vers B, pendant la durée Δt :

W E  = UAB . I . Δt

 Énergie totale reçue par le récepteur

W u  = E’ . I . Δt

Énergie utile : énergie convertie par le récepteur en une autre forme d’énergie

 (énergie mécanique pour le moteur, énergie chimique pour l’électrolyseur)

W j  =  Q j  =    r’. I 2. Δt

Énergie électrique dissipée par effet joule

-    Principe de conservation de l’énergie : W E  = W u  + W j
-    Pour obtenir le bilan de puissance, on divise l’expression du bilan énergétique par la durée Δt.

P E = U AB . I

 Puissance totale reçue par le récepteur

P u = E’. I

Puissance utile : Puissance convertie par le récepteur

P jr’. I 2

Puissance électrique dissipée par effet joule

-    Loi d’ohm relative à un générateur linéaire.
-    Comme générateur, on connaît la pile électrochimique ou l’accumulateur électrique, batterie.
-    Schéma :
-    La tension U PN aux bornes d’un générateur, qui délivre un courant d’intensité I, qui le traverse de N vers P , est donnée par la relation suivante :
-    U PN = E  -  r . I
-    Bilan énergétique dans un générateur électrique.
-    Le générateur est un convertisseur d’énergie. Il convertit une partie de l’énergie qu’il reçoit en énergie électrique.
-    Énergie fournie par le générateur, qui délivre un courant d’intensité I qui le traverse de N vers P, pendant la durée Δt :
-    W E  = U PN . I . Δt
-    W E  = (E  -  r . I) . I . Δt
-    En développant, on obtient :
-    W E  = E . I . Δt  -  r. I 2 . Δt   avec W g  = E . I . Δet W j  =  Q j  =    r. I 2. Δt
-    Récapitulatif :

W E  = U PN . I . Δt

 Énergie électrique transférée du générateur au reste du circuit

C’est l’énergie disponible aux bornes du générateur

et pouvant être utilisée par les différents dipôles.

W g  = E . I . Δt

Énergie totale du générateur : énergie reçue par le convertisseur.

W j  =  Q j  =    r. I 2. Δt

Énergie électrique dissipée par effet joule à l’intérieur du générateur

-    Principe de conservation de l’énergie : W E  = W g  - W j  Þ   W g  = W E  + W j
-    Caractéristique d’un conducteur ohmique :
-    Montage :
-    Caractéristique intensité-tension :

-    Tension aux bornes d’un dipôle :

 

-    Bilan énergétique d’un récepteur :

 

-    Bilan énergétique d’un générateur :

 

-    Rendement d’un récepteur.
-    Toute l’énergie reçue par le récepteur électrique W E n’est pas convertie en énergie utile W u Une partie de l’énergie est dissipée par effet joule.
-    On définit ainsi le rendement du récepteur :
-    Le rendement d’un récepteur est le rapport de l’énergie utile W u par l’énergie totale reçue W E par le récepteur :
-     
-    Remarques : le rendement est un nombre qui n’a pas d’unité
-    Un rendement est toujours inférieur à 1 : η < 1
-    Un rendement peut s’exprimer en pourcentage, dans ce cas : η < 100 %.
-    Solution :
-    On veut que le rendement soit doublé sans changer l’énergie utile :
-     
-    Rendement d’un générateur.
-    Le rendement d’un générateur est le rapport de l’énergie utile W E par l’énergie totale W g :
-     
-    Remarques : le rendement est un nombre qui n’a pas d’unité
-    Un rendement est toujours inférieur à 1 : η < 1
-    Un rendement peut s’exprimer en pourcentage, dans ce cas : η < 100 %.

 

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