Vision et images Chap I: Les lentilles convergentes

AGIR
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DEFIS DU XXI SIECLE
Ch 14 &15 : Ressources
énergétiques et conversion
d’énergie
I) Ressources énergétiques
Activité documentaire pages 244 et 245
II) Etude énergétique d’un récepteur
1) Energie et puissance électriques
Définition d’un récepteur : Dipôle qui reçoit de l’énergie électrique lorsqu’il est
parcouru par un courant.
L’énergie électrique Ee reçue dépend de:
- la durée de fonctionnement ∆t;
- la tension UAB aux bornes du récepteur;
- l’intensité I du courant qui le traverse,
Ee = UAB x I x ∆t
seconde (s)
Définition de la puissance électrique, Pe : Energie reçue par un récepteur par
unité de temps. joule (J)
volt (V)
ampère (A)
Pe = Ee / ∆t = UAB x I
ou
Ee = Pe x ∆t
seconde (s)
watt (W)
joule (J)
II) Etude énergétique d’un récepteur
2) Effet Joule et loi d’Ohm
a) Caractéristique
b) Loi d’Ohm
Proportionnalité entre UAB aux bornes de
la résistance et I, le courant qui la
traverse.
LOI D’OHM :
UAB = R x I
volt (V)
ohm (Ω)
ampère (A)
c) Effet Joule
Un conducteur ohmique dissipe par transfert thermique et
rayonnement toute l’énergie électrique qu’il reçoit: c’est l’effet Joule.
Comme Ee
D’où
= UAB x I x ∆t
donc Ee
= (R x I) x I x ∆t
Ee = EJ = R x I ² x ∆t
par
III) Etude énergétique d’un générateur
1) Tension aux bornes d’un générateur UPN
a) Caractéristique
b) Expression de la tension UPN
Cf TP 14: Etude de la tension délivrée par la pile
En circuit ouvert (I = 0) : UPN ≠ 0
UPN = E
tension à vide appelée force électromotrice du générateur.
En circuit fermé :
UPN = E - r x I
volt (V)
ohm (Ω)
r est appelée résistance interne du générateur
ampère (A)
III) Etude énergétique d’un générateur
2) Energie transférée et puissance de transfert
Energie électrique fournie par le générateur au reste du circuit:
Ee = UPN I ∆t
= (E – r.I)I ∆t
= E.I ∆t - r.I2 ∆t
= Econvertie - EJoule
E.I ∆t = Econvertie : énergie électrique provenant de la conversion d’une
énergie chimique (cas d’une pile par exemple) ou d’une énergie mécanique
(cas d’un alternateur par exemple)
r.I2 ∆t = EJoule :
énergie qui correspond à l’effet Joule dans le générateur.
L’énergie fournie par un générateur au reste du circuit est inférieure à l’énergie
convertie par le générateur. Une partie est dégradée (dissipée) sous forme
d’énergie thermique.
IV) Bilan des transferts d’énergie
1) Schématisation d’une chaîne énergétique
Elle représente les transferts d’énergie entre différents systèmes, ainsi que les
formes d’énergie mises en jeu.
Il y aura conservation de l’énergie.
a) Cas d’une cellule photovoltaïque
b) Cas d’un moteur
L’énergie Ee reçue par le moteur est
égale à l’énergie cédée au milieu
extérieur Ed et Em .
Em est l’énergie « utile » ou
exploitable.
IV) Bilan des transferts d’énergie
2) Rendement de conversion
Lors d’une conversion d’énergie, il y a des pertes inévitables:
Eexploitable <
Eentrée ou Eutile <
Ereçue
Rendement de conversion: ρ ou η:
ρ =
Eexploitable
ou
Eentrée
0≤ρ<1
η=
Eutile
Ereçue
0≤η<1