Ch. 4
Exercices
Zone d'échauffement
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| Activités | Exercices | |
|---|---|---|
| ❏ Citer et reconnaître les principaux éléments d'un alternateur | Activité | |
| ❏ Relier la vitesse de rotation, le nombre d'aimants et la fréquence du courant électrique | Activité | |
| ❏ Évaluer le rendement d'un alternateur ou d'une installation | Activité | |
| ❏ Vérifier qu'un matériau semi-conducteur est adapté pour la fabrication d'un capteur photovoltaïque avec son spectre d'absorption | Activité | |
| ❏ Discuter des avantages et des inconvénients d'une installation photovoltaïque | Activité |
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Pour chacune des phrases suivantes, choisir l'unique bonne réponse.
1. Le phénomène physique exploité dans un alternateur est :
2. Un alternateur convertit :
3. Dans un alternateur, la partie en mouvement s'appelle :
4. Si un alternateur produit une puissance utile P_\mathrm{u} à partir d'une puissance fournie P_\mathrm{f}, son rendement r est donné par :
5. La fréquence f du courant électrique produit par l'alternateur est proportionnelle :
2. Un alternateur convertit :
3. Dans un alternateur, la partie en mouvement s'appelle :
4. Si un alternateur produit une puissance utile P_\mathrm{u} à partir d'une puissance fournie P_\mathrm{f}, son rendement r est donné par :
5. La fréquence f du courant électrique produit par l'alternateur est proportionnelle :
6. Lors de l'exposition d'un matériau à la lumière, l'effet photoélectrique se manifeste par l'émission :
7. Un capteur photovoltaïque a pour rôle de convertir :
8. Un semi-conducteur susceptible d'être utilisé pour fabriquer un capteur photovoltaïque a :
9. La plupart des semi-conducteurs sont réalisés à partir :
7. Un capteur photovoltaïque a pour rôle de convertir :
8. Un semi-conducteur susceptible d'être utilisé pour fabriquer un capteur photovoltaïque a :
9. La plupart des semi-conducteurs sont réalisés à partir :
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Alternateur
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Exercice 10
Le schéma ci-dessous représente un alternateur utilisé sur des vélos et un alternateur utilisé dans une centrale électrique.
1. Identifier sur chaque schéma le stator et le rotor.
2. Préciser de quoi ils sont composés.
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Exercice 11
Calculer le rendement d'un alternateur fournissant
une puissance électrique P_{\mathrm{u}}=650 \mathrm{~kW} à partir d'une
puissance mécanique P_{\mathrm{f}}=680 \mathrm{~kW} .
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Exercice 12
Le rendement de conversion global d'une centrale hydroélectrique produisant une puissance électrique de 300 MW à partir de la chute d'eau est de 0,82.
1. Calculer la puissance fournie par l'eau du barrage.
2. Calculer le rendement de l'alternateur, sachant que la puissance mécanique fournie aux alternateurs est de 311 MW.
3.
Préciser l'origine des pertes énergétiques.
Barrage hydroélectrique en Serbie
1. Calculer la puissance fournie par l'eau du barrage.
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Exercice 13
Un alternateur est constitué d'un nombre N d'aimants qui, mis en rotation à la vitesse angulaire \omega,
permet de générer un courant électrique de fréquence f.
1. Calculer la fréquence f du courant fourni par un alternateur composé de N = 8 aimants et ayant une vitesse de rotation de {\omega=10\:\mathrm{tr} \cdot \mathrm{s}^{-1}.}
2. Un alternateur fournit un courant électrique ayant une fréquence de 90 Hz avec une vitesse de rotation de
15\:\mathrm{tr} \cdot \mathrm{s}^{-1}. Calculer le nombre d'aimants de cet alternateur.
1. Calculer la fréquence f du courant fourni par un alternateur composé de N = 8 aimants et ayant une vitesse de rotation de {\omega=10\:\mathrm{tr} \cdot \mathrm{s}^{-1}.}
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Semi-conducteurs
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Exercice 14
Le germanium \mathrm{Ge} est un semi-conducteur ayant une capacité d'absorption maximale de 300 nm à 600 nm.
1. Justifier que ce semi-conducteur peut être utilisé dans un capteur photovoltaïque en vous référant au spectre solaire .2.
Justifier, à l'aide du spectre d'absorption ci-dessous, que le silicium \mathrm{Si} peut aussi être utilisé dans un capteur photovoltaïque.
1. Justifier que ce semi-conducteur peut être utilisé dans un capteur photovoltaïque en vous référant au spectre solaire .
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Panneaux photovoltaïques
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Exercice 15
On veut installer des panneaux photovoltaïques
sur une maison nécessitant une puissance d'installation
(puissance électrique délivrée dans le cas d'un
éclairement idéal) de 6 kW. Chaque panneau de 1,7 m2
possède une puissance d'installation de 375 W.
1. Déterminer la surface nécessaire de panneaux photovoltaïques.
2.
Cette installation photovoltaïque aurait un rendement de 18 % et recevrait une énergie solaire de 100 000 kW·h par an. Calculer l'énergie électrique
produite sur une année par cette installation.
1. Déterminer la surface nécessaire de panneaux photovoltaïques.
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