Conversion et transport de l'énergie électrique

Question 1

Un moteur reçoit 50 J d'énergie électrique et fournit 40 J de travail. Son rendement vaut…

Accepted Answer

0,8 — Utile ÷ fournie : 40 ÷ 50 = 0,8, sans unité. 1,25 inverse le rapport.

Question 2

Parmi ces valeurs, laquelle ne peut pas être le rendement d'une conversion ?

Accepted Answer

1,2 — Toujours inférieur à 1 : 1,2 rendrait plus d'énergie qu'on n'en fournit.

Question 3

Dans une centrale thermique, la chaleur qui ne devient pas de l'électricité…

Accepted Answer

quitte la centrale sous forme de chaleur — Elle ne disparaît pas : c'est une chaleur trop peu chaude pour servir.

Question 4

Hier, une ligne était traversée par un certain courant ; aujourd'hui, ce courant est trois fois plus intense. Ses pertes par effet Joule sont…

Accepted Answer

multipliées par 9 — Pertes = R × I² : l'intensité ×3 donne un carré ×9.

Question 5

Pour faire passer une puissance donnée dans une ligne en limitant l'échauffement des câbles, on choisit…

Accepted Answer

une tension plus élevée — Tension plus haute, intensité plus faible, pertes réduites au carré.

Question 6

Avant de calculer les pertes en ligne, la première grandeur à déterminer est…

Accepted Answer

l'intensité dans la ligne — Les pertes dépendent du carré de l'intensité, pas de la seule puissance.

Question 7

L'enroulement de sortie d'un transformateur compte deux fois plus de spires que celui d'entrée. Ce transformateur…

Accepted Answer

double la tension — Tensions et spires ont le même rapport ; la puissance ne double pas.

Question 8

Recharger la batterie d'un téléphone, puis s'en servir, met en jeu…

Accepted Answer

deux conversions successives — Électrique → chimique → électrique : un aller-retour, deux conversions.

Question 9

Puissance

Accepted Answer

E — Une puissance s'exprime en watts ; les puissances transportées par une ligne se comptent en mégawatts.

Question 10

Énergie

Accepted Answer

B — Une énergie s'exprime en joules ; le kilowattheure en est une autre unité, très utilisée pour l'électricité.

Question 11

Tension

Accepted Answer

D — La tension s'exprime en volts ; une ligne à haute tension se décrit en kilovolts.

Question 12

Intensité

Accepted Answer

F — L'intensité s'exprime en ampères ; un mégawatt divisé par un kilovolt donne un kiloampère.

Question 13

Résistance

Accepted Answer

A — La résistance d'une ligne s'exprime en ohms : c'est elle qui, avec l'intensité, fixe les pertes.

Question 14

Rendement

Accepted Answer

C — Le rendement divise une énergie utile par une énergie fournie : les unités se simplifient.

Question 15

Tout câble électrique présente une …, si faible soit-elle.

Accepted Answer

résistance — Aucun câble n'est parfait : sa résistance est la cause de l'échauffement décrit dans la suite.

Question 16

Cette résistance a une conséquence : quand l'électricité y circule, le métal chauffe par effet ….

Accepted Answer

Joule — L'échauffement d'un conducteur au passage du courant porte le nom d'effet Joule.

Question 17

L'énergie ainsi perdue quitte la ligne sous forme de ….

Accepted Answer

chaleur — Les pertes en ligne ne disparaissent pas : elles réchauffent le câble et l'air qui l'entoure.

Question 18

Ces pertes suivent le … de l'intensité, et non l'intensité elle-même.

Accepted Answer

carré — Les pertes valent la résistance multipliée par l'intensité au carré : doubler l'intensité les multiplie par 4.

Question 19

À puissance fixée, plus la … de service est haute, plus le courant est faible.

Accepted Answer

tension — L'intensité est le quotient de la puissance par la tension : plus le diviseur est grand, plus le quotient est petit.

Question 20

Voilà pourquoi les lignes portées par de grands … fonctionnent à très haute tension.

Accepted Answer

pylônes — Le paysage est traversé de pylônes à très haute tension plutôt que de gros câbles : c'est l'intensité qu'on réduit.

Question 21

Pour savoir si un résultat est vraisemblable, on compare ce qui est perdu à la … acheminée.

Accepted Answer

puissance — C'est l'étape de plausibilité de la méthode : une part de quelques pour cent est vraisemblable.

Question 22

Si les pertes dépassent ce qui est transporté, le résultat est physiquement ….

Accepted Answer

impossible — Une ligne ne peut pas perdre plus que ce qu'elle transporte : à cette tension, elle ne peut tout simplement pas fonctionner.

Question 23

Case A — entre la centrale (20 kV) et la ligne (400 kV)

Accepted Answer

Transformateur élévateur — La tension passe de 20 kV à 400 kV : elle est élevée, rôle du transformateur placé à la sortie de la centrale.

Question 24

Case B — la liaison qui parcourt de longues distances sous 400 kV

Accepted Answer

Ligne à très haute tension — C'est sur la longue distance que les pertes par effet Joule pèseraient le plus : on y transporte sous très haute tension.

Question 25

Case C — juste avant les habitations

Accepted Answer

Transformateur abaisseur — À l'approche des usages, la tension doit redescendre : un second transformateur l'abaisse.

Question 26

Case D — l'intensité sur la ligne B, comparée à celle de la sortie de la centrale

Accepted Answer

Plus faible — La puissance est à peu près conservée : la tension ayant été multipliée par 20, l'intensité a été divisée par 20.

Question 27

Case E — la nature du courant sur tout le trajet

Accepted Answer

Alternatif — Les transformateurs A et C ne fonctionnent qu'en courant alternatif : c'est l'une des raisons historiques pour lesquelles le réseau l'est.

Question 28

Un câble de résistance 4 Ω est parcouru par un courant de 3 A. Calcule la puissance perdue par effet Joule.

Accepted Answer

4 × 3 × 3 = 36 : 36 W. — On multiplie la résistance par le carré de l'intensité ; ohms et ampères au carré donnent des watts.

Question 29

Une ligne transporte 2 MW sous une tension de 20 kV. Calcule l'intensité du courant, en kA puis en A.

Accepted Answer

2 ÷ 20 = 0,1 : 0,1 kA (100 A). — L'intensité est la puissance divisée par la tension ; des MW divisés par des kV donnent des kA, et 1 kA vaut 1 000 A.

Question 30

Sa résistance vaut 5 Ω. Quelle puissance la ligne dissipe-t-elle par effet Joule ? Quelle fraction des 2 MW cela fait-il ?

Accepted Answer

5 × 0,1 × 0,1 = 0,05 : 0,05 MW (50 kW) ; 0,05 ÷ 2 = 0,025 (2,5 %). — Avec l'intensité en kA, les pertes sortent en MW ; rapportées aux 2 MW transportés, elles restent faibles : le résultat est plausible. 0,5 point par étape.

Question 31

On charge une batterie avec 50 kWh ; on n'en récupère que 45 kWh. Quel est son rendement, et que sont devenus les 5 kWh manquants ?

Accepted Answer

45 ÷ 50 = 0,9 ; les 5 kWh manquants sont partis en chaleur. — Rendement = énergie restituée ÷ énergie reçue. Les 5 kWh ne sont pas détruits : chaque conversion en évacue une part sous forme de chaleur.

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Ce que ce niveau évalue

Avant de commencer

Exercice 1 — Le bon choix

Exercice 2 — Chaque grandeur et son unité

Exercice 3 — Pourquoi le câble chauffe

Exercice 4 — De la centrale aux habitations

Exercice 5 — Premiers calculs

Barème — ce que le correcteur regarde

Et maintenant ?

Les autres contrôles de ce chapitre

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