l`énergie électrique
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Partie n°3 : Électricité « Énergie électrique et circuits électriques en alternatif » Chapitre 1 : Production de l’énergie électrique Activité n°1 : comment produit-on l’énergie électrique ? La centrale hydraulique La centrale hydraulique La centrale éolienne La centrale éolienne La centrale thermique La centrale thermique La centrale nucléaire La centrale nucléaire Part de l’électricité dans la consommation française totale d’énergie en 2007 Part de l’électricité dans la consommation française Rendements Correction des questions 1) Centrales électriques Source primaire d’énergie hydraulique eau éolienne vent thermique pétrole, gaz, charbon (énergie fossile) nucléaire uranium 2) En France, les centrale nucléaires fournissent plus de 75% de l’énergie électrique utilisée. 3) Centrale hydraulique : La force de l’eau met en mouvement une turbine qui entraîne un alternateur qui produit de l’énergie électrique. Centrale éolienne : La force du vent met en mouvement des pales (hélices) qui entraîne grâce à un axe de rotation un alternateur qui produit de l’énergie électrique. Centrale thermique : Dans la chaudière, la combustion du charbon, du gaz ou du pétrole permet de chauffer de l’eau qui se transforme en vapeur d’eau. La force de cette vapeur met en mouvement une turbine qui entraîne un alternateur qui produit de l’énergie électrique. Centrale nucléaire : Dans le réacteur, la fission de l’uranium permet de chauffer de l’eau qui se transforme en vapeur d’eau. La force de cette vapeur met en mouvement une turbine qui entraîne un alternateur qui produit de l’énergie électrique. 4) C’est la centrale hydraulique qui a le meilleur rendement énergétique : 80% de l’énergie de l’eau est convertie en énergie électrique. 5) C’est l’alternateur qui est l’élément commun à toutes les centrales. 6a) L’alternateur convertit de mécanique en énergie électrique. l’énergie 6b) Énergie mécanique Énergie électrique Énergie thermique perdue (frottements) 6c) Chaîne énergétique de la centrale hydraulique Chaîne énergétique de laÉnergie centrale thermique perdue par hydraulique frottements Eau turbine Énergie mécanique Énergie thermique perdue par frottements alternateur Énergie mécanique Énergie électrique Chaîne énergétique de la centrale éolienne Chaîne énergétique de la centrale Énergie thermique Énergie thermique éolienne perdue par perdue par frottements Vent hélices Énergie mécanique frottements alternateur Énergie mécanique Énergie électrique Chaîne énergétique de la centrale thermique ou nucléaire Chaîne énergétique de la centrale Énergie Énergie thermique thermique ou nucléairethermique perdue perdue pétrole, gaz, Générateur turbine charbon alternateur de vapeur ou Énergie Énergie Énergie uranium thermique mécanique mécanique Énergie électrique 7) Il existe aussi des centrales solaires à panneaux photovoltaïques et à miroirs. Bilan : Toutes les centrales électriques possèdent un Bilan alternateur qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Énergie mécanique Énergie électrique Énergie thermique perdue (frottements) Une centrale électrique réalise une chaîne énergétique : une énergie primaire subit une ou plusieurs conversions, pour finalement devenir de l’énergie électrique. Il y a deux types d'énergies primaires : - les énergies dites renouvelables : elles proviennent de sources inépuisables à l’échelle humaine. Exemples : - énergie mécanique du vent ou des marées - énergie thermique de la Terre (la géothermie) - énergie lumineuse du Soleil (centrale à panneaux photovoltaïques) - les énergies non renouvelables : elles proviennent de sources épuisables dont les réserves sont limitées. Exemples : - Les énergie fossiles : uranium, pétrole, gaz, charbon). Activité n°2 : Quels sont les éléments qui constituent un alternateur ? 1 galet 2 enveloppe Activité 2 : alternateur 3 axe + aimant 4 bobine Expérience : Résultats : Si l’aimant est immobile alors la tension mesurée aux bornes de la bobine est nulle. Si on approche le pôle nord de l’aimant de la bobine, la tension mesurée est variable et positive. Si on éloigne le pôle nord de l’aimant de la bobine, la tension mesurée est variable et négative. Conclusion : Des physiciens (Oersted, Ampère et Faraday…) ont découvert en 1820 qu’un courant électrique peut-être obtenu à l’aide d’un déplacement d’un aimant au voisinage d’une bobine (fil de cuivre enroulé). Dans un alternateur, l’aimant s’appelle le rotor (partie mobile) et la bobine s’appelle le stator (partie fixe). La tension fournie par un alternateur est différente de celle fournie par une pile : - un alternateur produit une tension variable au cours du temps. - on parle de tension alternative car elle est successivement positive et négative. L’alternateur de voiture Alternateur de voiture Coupe d’alternateur de voiture Exercices Ex 9-10p141 (production d’une tension variable) Ex 12p125 (principe d’une centrale hydraulique) Ex 13 p125 (lecture d’une chaîne énergétique) Ex 18p126 (capteurs photovoltaïques) EX 20p126 (chauffe eau solaire) Ex 21p127 (exercice en anglais « solar power plants ») Énergies fossiles Pétrole Charbon Mine d’uranium Minerais d’uranium Schématisation de la fission des noyaux d’uranium Fission de l’uranium Photo éoliennes HC MC BC Centrale hydraulique Photo hydraulique Photo thermique Photo nucléaire Ex 10 Centrale solaire à miroir Centrale solaire à miroir 2 Centrale solaire photovoltaïque Centrale solaire photovoltaïque Centrale solaire à miroirs Alternateur Alternateur 2
