Collège · 3ᵉ · Physique
Production et transport de l'électricité
Générateurs, alternateurs, tensions alternatives, transport haute tension
À propos de cette page
Ce devoir surveillé sur « Production et transport de l'électricité » en troisième permet de faire le point sur ses connaissances en physique, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de troisième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : L'alternateur : de la rotation à l'électricité, Les centrales : une turbine, un alternateur, Tension continue, tension alternative : lire un oscillogramme, Le réseau : transformateurs et niveaux de tension. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième en physique.
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé · Physique
Production et transport de l'électricité
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Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Télécharge le sujet en PDF, travaille sur une feuille sans aide, puis vérifie avec le corrigé téléchargeable ci-dessous.
Exercice 1 — Trois générateurs à l'oscilloscope (lecture d'un tableau)
/ 4 pts- On observe à l'oscilloscope la tension fournie par trois générateurs.
Pour chaque générateur, dire si la tension est continue ou alternative, en justifiant.Générateur Forme de la courbe U max Période Pile plate droite horizontale 4,5 V — Dynamo de vélo sinusoïde 6,0 V 25 ms Alternateur de laboratoire sinusoïde 17 V 20 ms - Calculer la fréquence de la dynamo et celle de l'alternateur. Lequel a la même fréquence que le secteur ?
- Le cycliste pédale deux fois plus vite. Que deviennent la période et la fréquence de la dynamo ? Et sa valeur maximale ?
- Estimer la valeur efficace de la tension de l'alternateur (U eff ≈ U max / 1,41). Quel appareil, réglé comment, afficherait directement cette valeur ?
Exercice 2 — De la turbine à la ligne (chaîne de conversion)
/ 4 pts- Dans une centrale hydraulique, l'eau tombe de 95 m avec un débit de 60 000 kg par seconde. Le rendement global (turbine + alternateur) est de 88 %, l'alternateur délivre 20 kV, puis un transformateur porte la tension à 400 kV. Décrire la chaîne énergétique complète en nommant les formes d'énergie et les convertisseurs.
- Calculer la puissance mécanique disponible (énergie libérée par seconde, g = 9,8 N/kg) puis la puissance électrique produite.
- Calculer l'intensité en sortie d'alternateur, puis dans la ligne à 400 kV (transformateur supposé idéal).
- Quel type de transformateur est utilisé ? Pourquoi ne pourrait-on pas l'utiliser en sortie d'un panneau photovoltaïque sans autre appareil ?
Exercice 3 — Pertes en ligne : maquette de laboratoire (démarche expérimentale)
/ 4 pts- Une lampe (12 V, 24 W) est alimentée à travers un fil résistif de 2 Ω modélisant une ligne. Montage A : la ligne est alimentée directement sous 12 V. Montage B : on élève la tension à 120 V avant la ligne, puis on la rabaisse à 12 V après.
Calculer la puissance perdue par effet Joule dans la ligne pour chaque montage.Montage Tension sur la ligne Intensité dans la ligne Tension reçue par la lampe A (direct) 12 V 2,0 A 8,0 V B (transformateurs) 120 V 0,2 A 11,8 V - Dans quel montage la lampe brille-t-elle le plus ? Expliquer à l'aide des mesures.
- Calculer le rapport des pertes entre A et B et le relier au rapport des intensités.
- Transposer au réseau réel : expliquer en une phrase pourquoi la sortie de centrale (20 kV) est élevée à 400 kV, et quels appareils rabaissent ensuite la tension jusqu'aux 230 V des logements.
Exercice 4 — L'équilibre du réseau (lecture d'un tableau)
/ 4 pts- Un jour d'hiver, on relève la consommation française et la production des centrales nucléaires et hydrauliques.
À quelle heure le manque de production est-il le plus grand ? Calculer ce manque.Heure 3 h 8 h 13 h 19 h Consommation (GW) 55 72 75 83 Nucléaire + hydraulique (GW) 60 66 70 74 - Si rien n'était fait, que se passerait-il sur la fréquence du réseau ? Citer deux moyens rapides de combler le manque.
- À 3 h, la production dépasse la consommation. Que peut faire le gestionnaire de cet excédent ?
- Combien de réacteurs nucléaires de 1,3 GW faudrait-il construire pour couvrir le manque de 19 h ? Expliquer pourquoi cette solution n'est pas retenue.
Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative
/ 4 pts- « Un panneau photovoltaïque contient un alternateur. » Vrai ou faux ? Justifier.
- « La tension d'une prise, de 230 V efficaces, atteint environ 325 V à chaque période. » Vrai ou faux ? Justifier.
- Un élève affirme : « En passant de 20 kV à 400 kV, la puissance perdue dans la ligne est divisée par 20. » Corriger en expliquant.
- Une ligne THT de 150 km a une résistance de 0,04 Ω par km. Elle transporte 300 MW sous 400 kV. Calculer les pertes en ligne, le pourcentage perdu et le rendement du transport. Toute démarche sera valorisée.
Ce contrôle de physique 3ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Production et transport de l'électricité » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Trois générateurs à l'oscilloscope (lecture d'un tableau)/ 4 pts
- Exercice 2 — De la turbine à la ligne (chaîne de conversion)/ 4 pts
- Exercice 3 — Pertes en ligne : maquette de laboratoire (démarche expérimentale)/ 4 pts
- Exercice 4 — L'équilibre du réseau (lecture d'un tableau)/ 4 pts
- Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative/ 4 pts
Notions évaluées
L'alternateur : de la rotation à l'électricité, Les centrales : une turbine, un alternateur, Tension continue, tension alternative : lire un oscillogramme, Le réseau : transformateurs et niveaux de tension, Pourquoi la haute tension : les pertes par effet Joule, Un réseau à l'équilibre.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Production et transport de l'électricité » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de troisième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Production et transport de l'électricité » du programme officiel de physique en troisième, soit L'alternateur : de la rotation à l'électricité, Les centrales : une turbine, un alternateur, Tension continue, tension alternative : lire un oscillogramme, Le réseau : transformateurs et niveaux de tension.
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