QCM – L'induction électromagnétique

Chapitre 1 | Terminale Bac Pro – Groupement 2 | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026, 23:40

🎯 Objectifs du chapitre cliquer pour développer

Comprendre qu'une variation de champ magnétique dans un circuit crée une tension induite
Distinguer les deux situations d'induction : circuit fixe dans un champ variable, circuit mobile dans un champ constant
Énoncer et appliquer la loi de Lenz
Décrire le fonctionnement d'un alternateur (conversion énergie mécanique → énergie électrique)
Savoir que le rendement d'un alternateur est inférieur à 1

⏱ Durée : 15–20 min

📄 15 questions par niveau

📝 Calculatrice autorisée

Pour chaque question, cochez la seule bonne réponse puis cliquez sur « Valider le QCM » en bas de la série. Toutes les formules nécessaires sont rappelées dans les énoncés.

Socle

Question 1

Induction – Définition

L'induction électromagnétique est l'apparition d'une tension dans un circuit lorsque :

le circuit chauffe le champ magnétique qui le traverse varie on branche un générateur dans le circuit le circuit est placé dans un champ magnétique constant

Question 2

Condition d'induction

Un aimant est maintenu immobile devant une bobine reliée à un voltmètre. Le voltmètre indique :

une tension maximale une tension qui augmente lentement une tension nulle (0 V) une tension négative constante

Question 3

Expérience de l'aimant et de la bobine

Quand l'aimant avance vers la bobine, le voltmètre dévie dans un sens. Quand l'aimant recule, le voltmètre :

dévie dans l'autre sens dévie dans le même sens reste à zéro dévie deux fois plus fort

Question 4

Loi de Lenz – Énoncé

D'après la loi de Lenz, le courant induit circule dans un sens tel que ses effets :

renforcent la cause qui lui a donné naissance sont toujours nuls chauffent la bobine s'opposent à la cause qui lui a donné naissance

Question 5

Alternateur – Rôle

Un alternateur est une machine qui convertit :

l'énergie électrique en énergie mécanique l'énergie mécanique en énergie électrique l'énergie chimique en énergie électrique l'énergie électrique en chaleur

Question 6

Alternateur – Le rotor

Dans un alternateur, le rotor est :

la partie tournante, qui porte l'aimant la partie fixe, qui porte les bobines le fusible de protection le câble de sortie du courant

Question 7

Alternateur – Le stator

Dans un alternateur, les bobines dans lesquelles la tension est induite se trouvent :

sur l'arbre de rotation dans la batterie sur le stator (partie fixe) à l'extérieur de la machine

Question 8

Tension produite

La tension produite par un alternateur est :

continue et constante alternative sinusoïdale toujours nulle continue mais variable

Question 9

Rendement – Propriété

Le rendement d'un alternateur est :

toujours égal à 1 toujours supérieur à 1 parfois supérieur à 1 si la machine est neuve toujours inférieur à 1

Question 10

Rendement – Formule

La formule du rendement d'un alternateur est :

\(\eta = \dfrac{P_{\text{élec}}}{P_{\text{méca}}}\) \(\eta = \dfrac{P_{\text{méca}}}{P_{\text{élec}}}\) \(\eta = P_{\text{méca}} \times P_{\text{élec}}\) \(\eta = P_{\text{méca}} - P_{\text{élec}}\)

Question 11

Rendement – Calcul simple

Un alternateur reçoit une puissance mécanique de 10 kW et fournit une puissance électrique de 8 kW. Avec la formule \(\eta = \dfrac{P_{\text{élec}}}{P_{\text{méca}}}\), son rendement vaut :

1,25 0,20 (20 %) 0,80 (80 %) 2 (200 %)

Question 12

Pertes – Effet Joule

Dans un alternateur, les pertes par effet Joule correspondent à :

l'usure des roulements l'échauffement des fils des bobinages le bruit de la machine les vibrations de l'arbre

Question 13

Applications de l'induction

Parmi ces dispositifs, lequel produit de l'électricité grâce à l'induction électromagnétique ?

une pile alcaline une batterie de téléphone un panneau photovoltaïque une dynamo de vélo

Question 14

Fréquence – Calcul guidé

Un alternateur tourne à \(n = 3\,000\) tr/min avec \(p = 1\) paire de pôles. Avec la formule \(f = \dfrac{n \times p}{60}\), la fréquence produite vaut :

50 Hz 3 000 Hz 60 Hz 500 Hz

Question 15

Situations d'induction

Parmi ces quatre situations, laquelle produit une tension induite ?

une bobine immobile dans un champ magnétique constant un aimant posé à côté d'une bobine, sans aucun mouvement un cadre conducteur qui tourne dans un champ magnétique constant une bobine sans champ magnétique à proximité

Standard

Question 1

Application industrielle – Capteur inductif

Sur une ligne de production, un technicien de maintenance industrielle règle un capteur de proximité inductif. Ce capteur détecte :

les pièces en plastique les pièces métalliques les variations de température les pièces en bois

Question 2

Loi de Lenz – Aimant qui s'approche

On approche le pôle Nord d'un aimant vers une bobine en circuit fermé. D'après la loi de Lenz, la bobine :

attire l'aimant reste sans effet sur l'aimant repousse l'aimant fait tourner l'aimant

Question 3

Loi de Lenz – Aimant qui s'éloigne

On éloigne maintenant le pôle Nord de l'aimant de la même bobine en circuit fermé. D'après la loi de Lenz, la bobine :

attire l'aimant repousse l'aimant ne crée aucun courant inverse les pôles de l'aimant

Question 4

Fréquence – Éolienne

L'alternateur d'une petite éolienne tourne à \(n = 1\,500\) tr/min avec \(p = 2\) paires de pôles. Avec \(f = \dfrac{n \times p}{60}\), la fréquence produite vaut :

25 Hz 3 000 Hz 100 Hz 50 Hz

Question 5

Fréquence – Groupe électrogène

Un électricien teste un groupe électrogène dont l'alternateur tourne à \(n = 3\,000\) tr/min avec \(p = 2\) paires de pôles. La fréquence produite vaut (\(f = \dfrac{n \times p}{60}\)) :

50 Hz 100 Hz 150 Hz 6 000 Hz

Question 6

Rendement – Éolienne

L'alternateur d'une éolienne reçoit \(P_{\text{méca}} = 40\) kW et fournit \(P_{\text{élec}} = 34\) kW. Son rendement vaut (\(\eta = \dfrac{P_{\text{élec}}}{P_{\text{méca}}}\)) :

0,85 soit 85 % 1,18 soit 118 % 0,34 soit 34 % 6 soit 600 %

Question 7

Puissance électrique fournie

Un groupe électrogène de chantier reçoit \(P_{\text{méca}} = 5\) kW de son moteur thermique. Le rendement de l'alternateur est \(\eta = 0{,}90\). La puissance électrique fournie vaut :

5,9 kW 5,56 kW 4,5 kW 0,9 kW

Question 8

Puissance perdue

Le même alternateur reçoit 5 kW et fournit 4,5 kW. La puissance perdue vaut :

9,5 kW 4,5 kW 5 kW 0,5 kW

Question 9

Puissance mécanique nécessaire

Un électrotechnicien doit obtenir \(P_{\text{élec}} = 6\) kW avec un alternateur de rendement \(\eta = 0{,}80\). La puissance mécanique à fournir vaut (\(\eta = \dfrac{P_{\text{élec}}}{P_{\text{méca}}}\)) :

4,8 kW 7,5 kW 6,8 kW 48 kW

Question 10

Plaque de cuisson à induction

Sur une plaque de cuisson à induction, le fond métallique de la casserole chauffe parce que :

des courants induits y circulent et le chauffent par effet Joule une résistance chauffante est en contact avec la casserole une flamme invisible chauffe le métal la plaque envoie du courant continu dans la casserole par contact

Question 11

Aimant dans un tube de cuivre

On lâche un aimant puissant dans un tube vertical en cuivre. On observe que l'aimant :

tombe exactement comme en chute libre reste collé en haut du tube descend nettement plus lentement qu'en chute libre tombe plus vite qu'en chute libre

Question 12

Transformateur et courant continu

Un transformateur fonctionne grâce à l'induction. Il ne peut pas fonctionner en courant continu parce que :

le courant continu est trop dangereux un courant continu crée un champ magnétique constant, donc sans variation il n'y a pas d'induction les fils de cuivre ne conduisent pas le courant continu le courant continu n'existe que dans les piles

Question 13

Rendement – Unité

Le rendement \(\eta\) d'un alternateur s'exprime :

en watts (W) en joules (J) en hertz (Hz) sans unité (ou en %)

Question 14

Alternateur automobile

Dans un véhicule utilitaire, l'alternateur entraîné par le moteur sert principalement à :

recharger la batterie et alimenter les équipements électriques démarrer le moteur thermique refroidir le moteur freiner le véhicule

Question 15

Alternateur – Localisation de la tension induite

Dans un alternateur, la tension est induite :

dans l'aimant du rotor dans l'arbre de transmission dans les bobines du stator, car le champ magnétique qui les traverse varie dans les roulements de la machine

Approfondissement

Question 1

Fréquence – Déterminer le nombre de pôles

L'alternateur d'une centrale hydroélectrique tourne à \(n = 125\) tr/min et doit produire du 50 Hz. Avec \(f = \dfrac{n \times p}{60}\), le nombre de paires de pôles nécessaire vaut :

4 24 12 50

Question 2

Fréquence – Déterminer la vitesse de rotation

Un alternateur à \(p = 4\) paires de pôles doit produire du 50 Hz. Sa vitesse de rotation doit valoir (\(f = \dfrac{n \times p}{60}\)) :

3 000 tr/min 1 500 tr/min 200 tr/min 750 tr/min

Question 3

Bilan de puissance – Centrale hydroélectrique

Un alternateur de centrale fournit \(P_{\text{élec}} = 47{,}5\) MW avec un rendement \(\eta = 0{,}95\). La puissance mécanique fournie par la turbine vaut :

50 MW 45,1 MW 47,5 MW 95 MW

Question 4

Chaîne de calcul – Alternateur de véhicule

L'alternateur d'un véhicule de chantier prélève \(P_{\text{méca}} = 3\) kW sur le moteur, avec \(\eta = 0{,}70\), et débite sous \(U = 14\) V. L'intensité du courant fourni vaut (\(P = U \times I\)) :

214 A 70 A 150 A 21 A

Question 5

Tube de cuivre et tube de PVC

Le même aimant tombe lentement dans un tube de cuivre mais normalement dans un tube de PVC, car :

le PVC est magnétique et attire l'aimant vers le bas le PVC est isolant : aucun courant induit ne peut y circuler, donc aucune force de freinage le cuivre est magnétique et retient l'aimant le tube de PVC est plus large

Question 6

Loi de Lenz et conservation de l'énergie

La loi de Lenz est une conséquence de la conservation de l'énergie. En effet, si le courant induit renforçait le mouvement qui l'a créé :

le rendement de l'alternateur vaudrait exactement 1 le courant induit serait continu la fréquence doublerait à chaque tour on créerait de l'énergie à partir de rien, ce qui est impossible

Question 7

Pertes magnétiques

Les pertes « fer » d'un alternateur sont dues :

aux courants de Foucault et à l'hystérésis dans le noyau magnétique à la résistance des fils de cuivre aux frottements des roulements à la résistance de l'air sur le rotor

Question 8

Rendement global d'une chaîne

Dans une éolienne, le multiplicateur a un rendement de 0,95 et l'alternateur un rendement de 0,90. Le rendement global de la chaîne (multiplicateur puis alternateur) vaut environ :

1,85 0,925 0,855 0,05

Question 9

Fréquence variable

La fréquence produite par l'alternateur d'un véhicule varie pendant la conduite parce que :

le nombre de paires de pôles change avec la vitesse la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation \(n\), qui suit le régime du moteur la batterie modifie la fréquence en se chargeant la température du moteur modifie le champ magnétique

Question 10

Dimensionnement – Groupe électrogène

Pour fournir \(P_{\text{élec}} = 5\) kW avec un alternateur de rendement \(\eta = 0{,}92\), le moteur thermique doit fournir environ :

4,6 kW 5 kW 9,2 kW 5,4 kW

Question 11

Loi de Lenz – Face de la bobine

On éloigne le pôle Nord d'un aimant d'une bobine en circuit fermé. La face de la bobine tournée vers l'aimant se comporte alors comme :

un pôle Sud, qui attire l'aimant pour s'opposer à son éloignement un pôle Nord, qui repousse l'aimant une zone sans champ magnétique un pôle Sud, qui repousse l'aimant

Question 12

Analyse de la formule de fréquence

D'après \(f = \dfrac{n \times p}{60}\), si la vitesse de rotation \(n\) double et que le nombre de paires de pôles \(p\) double aussi, la fréquence est :

inchangée multipliée par 2 multipliée par 4 divisée par 4

Question 13

Bilan de puissance – Pertes

Un alternateur d'éolienne reçoit 15 kW et fournit 12,75 kW. La puissance perdue vaut :

27,75 kW 2,25 kW 1,18 kW 12,75 kW

Question 14

Conception – Alternateur hydraulique

Les alternateurs des centrales hydroélectriques possèdent un grand nombre de paires de pôles parce que :

cela augmente le rendement au-delà de 1 l'eau démagnétise les rotors à faible nombre de pôles cela réduit la tension produite la turbine tourne lentement : il faut beaucoup de pôles pour obtenir quand même 50 Hz

Question 15

Freinage par induction

Certains poids lourds sont équipés d'un ralentisseur électromagnétique (sans contact). Il freine le véhicule parce que :

les courants induits dans le disque s'opposent à sa rotation, d'après la loi de Lenz un aimant frotte directement sur le disque le champ magnétique alourdit le véhicule le courant induit recharge la batterie, ce qui ralentit les roues