3e · Technologie

Contrôle n°3 — Les énergies et leurs conversions

Contrôle sur les différentes formes d'énergie, leurs conversions et l'efficacité énergétique dans les systèmes techniques.

45min · Moyen · 3 exercices · Barème sur 20 points

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Sujet

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Exercice 1 — Chaîne d'énergie d'un vélo à assistance électrique (VAE) (8 points)

En t'aidant du schéma de la chaîne d'énergie, complète le tableau suivant pour un vélo à assistance électrique lorsque le cycliste pédale et que l'assistance est activée. | Élément de la chaîne | Rôle dans le VAE | Forme d'énergie en entrée | Forme d'énergie en sortie | |----------------------|-------------------|---------------------------|---------------------------| | Alimenter | Batterie | Énergie chimique | Énergie électrique | | Distribuer | Câbles, contrôleur| ? | ? | | Convertir | Moteur dans la roue| ? | ? | | Transmettre | Roue arrière | ? | Énergie mécanique (rotation) | 1. Complète les cellules avec des points d'interrogation. 2. Quelle est la source d'énergie primaire qui a permis de charger la batterie ? 3. Donne un exemple d'action de l'utilisateur qui correspond au bloc "Piloter" de la chaîne d'énergie.

Exercice 2 — Calcul de consommation et d'autonomie (7 points)

La batterie d'un scooter électrique a une capacité de 2,5 kWh. Son moteur a une puissance de 3000 W (3 kW). 1. Calcule l'autonomie théorique (en heures) du scooter si on utilise le moteur à pleine puissance en continu. 2. En réalité, l'autonomie est plus faible. Donne deux raisons possibles. 3. Le rendement global du système (de la batterie à la roue) est estimé à 75%. Quelle énergie utile (en kWh) est finalement disponible pour faire avancer le scooter ?

Exercice 3 — Sources d'énergie renouvelables (5 points)

Pour chaque système, indique la source d'énergie renouvelable principale qu'il utilise. 1. Panneaux sur le toit d'une maison qui produisent de l'électricité : a) Géothermie b) Énergie solaire photovoltaïque c) Biomasse 2. Une grande éolienne dans un champ : a) Énergie hydraulique b) Énergie éolienne c) Énergie marémotrice 3. Une centrale qui utilise la chaleur naturelle du sous-sol : a) Géothermie b) Énergie solaire thermique c) Énergie houlomotrice 4. Un barrage sur une rivière : a) Énergie éolienne b) Énergie hydraulique c) Énergie nucléaire

Corrigé et barème

Le total du barème est de 20 points. Les réponses rédigées admettent plusieurs formulations pertinentes ; compare le raisonnement, pas seulement les mots.

Exercice 1 — Chaîne d'énergie d'un vélo à assistance électrique (VAE) : 8 points

1. Distribuer : Énergie électrique / Énergie électrique (vers le moteur). Convertir : Énergie électrique / Énergie mécanique. 2. La source d'énergie primaire est le mix électrique du réseau (nucléaire, hydraulique, éolien, gaz, charbon... selon le pays). 3. Action de l'utilisateur pour "Piloter" : tourner la poignée d'accélérateur, sélectionner le niveau d'assistance sur l'écran, ou simplement pédaler (pour les VAE à capteur de pédalage).

Exercice 2 — Calcul de consommation et d'autonomie : 7 points

1. Autonomie théorique = Énergie disponible / Puissance = 2,5 kWh / 3 kW ≈ 0,83 h (soit environ 50 minutes). 2. Raisons : les arrêts/démarrages en ville, les frottements mécaniques et aérodynamiques, l'utilisation des accessoires (phares, clignotants), la température extérieure (batterie moins performante par grand froid). 3. Énergie utile = Énergie de la batterie x Rendement = 2,5 kWh x 0,75 = 1,875 kWh.

Exercice 3 — Sources d'énergie renouvelables : 5 points

1. b) Énergie solaire photovoltaïque 2. b) Énergie éolienne 3. a) Géothermie 4. b) Énergie hydraulique

Comprendre, puis réessayer

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