Ressources · 3ᵉ · Physique
Électricité : produire dans une centrale
L’alternateur, un aimant qui tourne devant une bobine ; la chaîne énergétique d’une centrale, son bilan et son rendement ; tension continue et tension alternative à l’oscilloscope, période, fréquence et valeur maximale ; le transport sous haute tension et les transformateurs ; l’équilibre entre production et consommation sur le réseau
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Dans un alternateur, une tension apparaît aux bornes de la bobine quand…
- A. un aimant reste collé contre elle
- B. un aimant tourne devant elle
- C. elle est reliée à une pile
- D. un courant traverse un aimant fixe
Réponse
B. un aimant tourne devant elle — C’est le mouvement de l’aimant devant la bobine qui fait apparaître la tension ; un aimant immobile ne produit rien.
Quelle source fournit une tension alternative ?
- A. une pile plate
- B. une batterie de voiture
- C. un panneau photovoltaïque
- D. une prise de courant
Réponse
D. une prise de courant — Le secteur est alternatif (50 Hz) ; piles, batteries et panneaux photovoltaïques fournissent une tension continue.
La fréquence de la tension du secteur, en France, est de…
- A. 60 Hz
- B. 230 Hz
- C. 50 Hz
- D. 20 Hz
Réponse
C. 50 Hz — 50 périodes par seconde (période 20 ms). 60 Hz, c’est aux États-Unis ; 230, ce sont des volts.
Les 230 V affichés par un voltmètre sur une prise sont…
- A. la valeur efficace de la tension
- B. la valeur maximale de la tension
- C. la plus petite valeur de la tension
- D. la tension moyenne sur une seconde
Réponse
A. la valeur efficace de la tension — C’est la valeur efficace ; la tension monte jusqu’à environ 325 V à chaque crête.
Un mégawatt (1 MW) vaut…
- A. 1 000 W
- B. 10 000 000 W
- C. 1 000 000 W
- D. 1 000 MWh
Réponse
C. 1 000 000 W — Méga = million : 1 MW = 1 000 000 W. Le MWh est une énergie, pas une puissance.
Le rendement d’une centrale nucléaire est d’environ…
- A. 33 %
- B. 90 %
- C. 100 %
- D. 3 %
Réponse
A. 33 % — Environ un tiers de l’énergie reçue devient électrique ; les deux tiers sont rejetés sous forme de chaleur.
Un transformateur abaisseur…
- A. diminue une tension continue
- B. diminue une tension alternative
- C. augmente une tension alternative
- D. diminue la fréquence du secteur
Réponse
B. diminue une tension alternative — Il abaisse la valeur d’une tension alternative, sans changer sa fréquence.
On transporte l’électricité sous très haute tension pour…
- A. faire circuler le courant plus vite
- B. augmenter la puissance des centrales
- C. rendre les lignes moins dangereuses
- D. réduire l’intensité et les pertes
Réponse
D. réduire l’intensité et les pertes — À puissance égale, I = P ÷ U : une tension élevée donne une faible intensité, et les câbles chauffent moins.
Une STEP met de l’énergie en réserve sous forme…
- A. d’énergie de position de l’eau du haut
- B. d’électricité gardée dans les câbles
- C. de chaleur gardée dans l’eau du lac
- D. d’énergie chimique dans des batteries
Réponse
A. d’énergie de position de l’eau du haut — En pompant, elle monte l’eau dans le lac du haut : l’énergie est gardée sous forme d’énergie de position, rendue quand l’eau redescend dans les turbines.
Une centrale de 900 MW fonctionne pendant une heure. Elle fournit…
- A. 900 MW
- B. 900 MW par heure
- C. 900 MWh
- D. 0,9 MWh
Réponse
C. 900 MWh — E = P × t = 900 MW × 1 h = 900 MWh, une énergie ; le MW est une puissance.
Quelle centrale a le meilleur rendement ?
- A. une centrale nucléaire
- B. une centrale au charbon
- C. une centrale au gaz
- D. une centrale hydraulique
Réponse
D. une centrale hydraulique — Jusqu’à 90 % environ pour l’hydraulique : pas de vapeur à refroidir, contrairement aux centrales thermiques.
Près d’une ligne à très haute tension (400 000 V), la distance minimale à respecter est de…
- A. 50 cm
- B. 5 m
- C. 1 m
- D. 1 cm
Réponse
B. 5 m — Le courant peut sauter dans l’air jusqu’à un objet trop proche : on reste à plus de 5 m d’une ligne de plus de 50 000 V (3 m pour les lignes plus basses).
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Une tension alternative a une période de 1,6 ms. Sa fréquence vaut…
- A. 1,6 Hz
- B. 62,5 Hz
- C. 625 Hz
- D. 6 250 Hz
Réponse
C. 625 Hz — 1,6 ms = 0,0016 s ; f = 1 ÷ 0,0016 = 625 Hz.
La crête d’un oscillogramme monte à 4 divisions, avec une sensibilité de 0,5 V/div. Alors U max vaut…
- A. 2 V
- B. 4 V
- C. 8 V
- D. 4,5 V
Réponse
A. 2 V — 4 × 0,5 = 2 V : on multiplie le nombre de divisions par la sensibilité.
Un motif occupe 5 divisions, avec une durée de balayage de 4 ms/div. La période vaut…
- A. 9 ms
- B. 1,25 ms
- C. 5 ms
- D. 20 ms
Réponse
D. 20 ms — 5 × 4 = 20 ms (la fréquence est alors de 50 Hz).
Une centrale reçoit 3 600 MW et fournit 1 200 MW électriques. Son rendement est d’environ…
- A. 300 %
- B. 33 %
- C. 67 %
- D. 12 %
Réponse
B. 33 % — 1 200 ÷ 3 600 = 1/3 ≈ 0,33 : environ 33 %. 67 %, c’est la part dissipée.
Une éolienne de 2 MW tourne 6 h à pleine puissance. Elle fournit…
- A. 3 MWh
- B. 12 MWh
- C. 12 MW
- D. 8 MWh
Réponse
B. 12 MWh — E = P × t = 2 × 6 = 12 MWh, une énergie.
On transporte 300 MW sous 400 kV. L’intensité vaut…
- A. 1 333 A
- B. 7,5 A
- C. 75 000 A
- D. 750 A
Réponse
D. 750 A — I = P ÷ U = 300 000 000 ÷ 400 000 = 750 A.
Pour la même puissance, on double la tension d’une ligne. L’intensité est…
- A. divisée par 2
- B. multipliée par 2
- C. divisée par 4
- D. inchangée
Réponse
A. divisée par 2 — I = P ÷ U : si la tension double, l’intensité est divisée par 2, et les câbles chauffent moins.
Entre l’alternateur (environ 20 000 V) et la ligne à 400 000 V, on place…
- A. un transformateur abaisseur
- B. un onduleur
- C. un transformateur élévateur
- D. un condenseur
Réponse
C. un transformateur élévateur — La tension augmente : transformateur élévateur.
Pourquoi le réseau électrique utilise-t-il une tension alternative ?
- A. le courant alternatif ne chauffe pas les câbles
- B. les piles fournissent de l’alternatif
- C. une tension alternative ne s’annule jamais
- D. les transformateurs ne marchent qu’en alternatif
Réponse
D. les transformateurs ne marchent qu’en alternatif — Pour élever puis abaisser la tension, il faut des transformateurs, qui ne fonctionnent qu’en alternatif.
Un pays consomme 62 GW et produit 60 GW. Alors…
- A. la fréquence baisse : il manque 2 GW
- B. la fréquence monte : il faut pomper
- C. la fréquence reste à 50 Hz
- D. la fréquence baisse : il manque 122 GW
Réponse
A. la fréquence baisse : il manque 2 GW — La consommation dépasse la production de 62 − 60 = 2 GW : la fréquence descend sous 50 Hz.
Chaque seconde, 5 000 kg d’eau descendent de 100 m (g = 9,8 N/kg). La turbine reçoit…
- A. 0,5 MW
- B. 49 MW
- C. 4,9 MW
- D. 490 kW
Réponse
C. 4,9 MW — 5 000 × 9,8 × 100 = 4 900 000 J chaque seconde : 4,9 MW.
Un aimant simple tourne 10 fois par seconde devant une bobine. La période de la tension vaut…
- A. 10 ms
- B. 100 ms
- C. 1 ms
- D. 10 s
Réponse
B. 100 ms — Un tour = une période : f = 10 Hz, T = 1 ÷ 10 = 0,1 s = 100 ms.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Une centrale de rendement 40 % fournit 600 MW électriques. Elle reçoit…
- A. 1 500 MW
- B. 240 MW
- C. 1 000 MW
- D. 840 MW
Réponse
A. 1 500 MW — Reçue = électrique ÷ rendement = 600 ÷ 0,4 = 1 500 MW. 240 MW = 600 × 0,4 : calcul à l’envers.
Un réacteur fournit 1 000 MW électriques avec un rendement de 33 %. Il rejette sous forme de chaleur environ…
- A. 330 MW
- B. 670 MW
- C. 2 000 MW
- D. 3 000 MW
Réponse
C. 2 000 MW — Reçue ≈ 1 000 ÷ 0,33 ≈ 3 000 MW ; rejetée ≈ 3 000 − 1 000 = 2 000 MW.
Une période occupe 4 divisions avec 0,5 ms/div. La fréquence vaut…
- A. 2 Hz
- B. 500 Hz
- C. 125 Hz
- D. 0,5 Hz
Réponse
B. 500 Hz — T = 4 × 0,5 = 2 ms = 0,002 s ; f = 1 ÷ 0,002 = 500 Hz.
A a une période de 12,5 ms ; B a une fréquence de 40 Hz. Alors…
- A. A et B ont la même fréquence
- B. B a une fréquence double de celle de A
- C. A a une période double de celle de B
- D. A a une fréquence double de celle de B
Réponse
D. A a une fréquence double de celle de B — A : f = 1 ÷ 0,0125 = 80 Hz ; B : 40 Hz. La fréquence de A est deux fois plus grande.
« Un alternateur qui tourne deux fois moins vite donne une fréquence deux fois plus grande. » Cette phrase est…
- A. vraie : la période est doublée
- B. vraie : la tension maximale double
- C. fausse : la fréquence ne change pas
- D. fausse : la fréquence est divisée par 2
Réponse
D. fausse : la fréquence est divisée par 2 — Deux fois moins de tours par seconde : deux fois moins de périodes par seconde. La fréquence est divisée par 2 (la période double).
Une ligne sous 225 kV est parcourue par un courant de 1 600 A. Elle transporte…
- A. 140 MW
- B. 360 MW
- C. 0,36 MW
- D. 360 000 MW
Réponse
B. 360 MW — P = U × I = 225 000 × 1 600 = 360 000 000 W = 360 MW. 140 vient de 225 000 ÷ 1 600 ≈ 140,6 : ce n’est pas une puissance.
Pour la même puissance, on passe de 63 kV à 225 kV. L’intensité est…
- A. multipliée par environ 3,6
- B. divisée par 162
- C. divisée par environ 3,6
- D. inchangée
Réponse
C. divisée par environ 3,6 — 225 ÷ 63 ≈ 3,6 : la tension est multipliée par 3,6, l’intensité divisée par 3,6. 162 est une différence, pas un rapport.
Quelle phrase sur une STEP est juste ?
- A. elle consomme plus d’énergie qu’elle n’en rend
- B. elle fournit plus d’énergie qu’elle n’en consomme
- C. elle crée de l’énergie pendant la nuit
- D. elle stocke l’électricité dans les câbles
Réponse
A. elle consomme plus d’énergie qu’elle n’en rend — Elle restitue environ 70 à 85 % de l’énergie de pompage : elle en consomme plus qu’elle n’en rend, mais au bon moment.
Pour envoyer sur le réseau l’électricité de panneaux photovoltaïques, il faut d’abord…
- A. un transformateur seul
- B. un onduleur
- C. un alternateur
- D. un condenseur
Réponse
B. un onduleur — Les panneaux fournissent une tension continue ; l’onduleur la rend alternative, à 50 Hz. Un transformateur seul ne fonctionne pas en continu.
Une STEP consomme 2 400 MWh pour pomper l’eau, puis rend 1 920 MWh en turbinant. Son rendement vaut…
- A. 125 %
- B. 20 %
- C. 8 %
- D. 80 %
Réponse
D. 80 % — Rendement = fournie ÷ consommée = 1 920 ÷ 2 400 = 0,8, soit 80 %. 125 % = 2 400 ÷ 1 920 : calcul à l’envers.
Un réacteur de 1 450 MW fonctionne 6 000 h à pleine puissance dans l’année. Il fournit…
- A. 8 700 GWh
- B. 8 700 MWh
- C. 8,7 GWh
- D. 8 700 000 GWh
Réponse
A. 8 700 GWh — E = P × t = 1 450 × 6 000 = 8 700 000 MWh ; 1 GWh = 1 000 MWh, donc 8 700 GWh.
Pendant une pointe, la fréquence descend à 49,9 Hz. Que fait-on ?
- A. on fait pomper les STEP
- B. on exporte vers les voisins
- C. on démarre des centrales pilotables
- D. on arrête des centrales au gaz
Réponse
C. on démarre des centrales pilotables — La fréquence baisse : la production manque. On démarre des centrales pilotables, on turbine, on importe.
Moi c'est Ben, j'ai créé ce site pour aider le plus d'élèves possible, partout en France. Je peux aussi reprendre avec toi ce qui coince en cours particulier : en visio, ou à domicile si tu es à Marseille.
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