Chapitre 1 : Production de l`énergie électrique I
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Chapitre 1 : Production de l’énergie électrique I- Les centrales électriques : 1- Un élément commun : Toutes les centrales ont une partie commune : l’alternateur qui fournit l’énergie électrique. Il est couplé à une turbine en rotation. Turbine : grosse roue munie de pales ou aubes. 2- Différents types de centrales : • Se reporter au livre p 170-171 pour les schémas des différentes centrales. • Dans une centrale hydraulique, c’est l’eau en mouvement qui fournit l’énergie mécanique à la turbine puis à l’alternateur. • Dans une centrale éolienne, c’est le vent en mouvement qui fournit l’énergie mécanique à la turbine (= les pales) puis à l’alternateur. • Dans une centrale thermique à flamme, l’énergie thermique fournie par les combustibles fossiles produit la vaporisation de l’eau. C’est la vapeur d’eau en mouvement qui fournit l’énergie mécanique à la turbine puis à l’alternateur Fossile : conservé dans les dépôts sédimentaires. Remarque : Il existe un autre type de centrales thermiques : les centrales nucléaires. Elles produisent près de 85% de l’énergie électrique en France. La chaudière des centrales thermiques à flamme est remplacée par un réacteur nucléaire et l’énergie thermique provient de la désintégration de noyaux d’uranium. L’alternateur transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique. • On peut traduire la conversion d’énergie par un diagramme d’énergie : Energie mécanique de mouvement (vent, eau, vapeur d’eau) Energie électrique Energie mécanique Alternateur Turbine Energie perdue = non convertie Par frottement de rotation Energie perdue = non convertie Par échauffement (effet Joule) Réseau électrique II- Les sources d’énergies : 1- Les sources d’énergies renouvelables : • • • Définition d’une énergie renouvelable : énergie provenant de ressources que la nature renouvelle sans cesse. Exemples : eau, vent, soleil... Les sources d’énergies renouvelables sont inépuisables et non polluantes 2- Les sources d’énergies non renouvelables : • • • III- Définition d’une énergie non renouvelable : énergie provenant de ressources dont les stocks sur Terre sont limités. Exemples : pétrole, charbon, gaz, uranium. Elles sont polluantes (les centrales qui utilisent ces sources d’énergies produisent des gaz à effet de serre, en particulier d’énormes quantités de dioxyde de carbone) L’alternateur : 1- l’alternateur de bicyclette : Solidaire du rotor Un alternateur de centrale est constitué d’un stator (partie fixe) et d’un rotor (partie mobile). Le stator comporte un enroulement de fils de cuivre. Le rotor qui tourne à l’intérieur du stator joue le rôle d’aimant. (Stator) • L’alternateur reçoit de l’énergie mécanique lorsqu’on fait tourner le galet : il convertit cette énergie mécanique en énergie électrique. • On peut traduire la conversion d’énergie par un diagramme d’énergie : Opérateur qui pédale Energie mécanique Alternateur de la bicyclette Energie perdue Energie électrique Lampe 2- Tension délivrée par un alternateur : • Expérience : Voltmètre V --- Voltmètre V --- Pile Alternateur V V COM COM chronomètre chronomètre Remarque : il n’y a pas de borne « + » et «-» pour un alternateur. (D’où les bornes ) • La tension aux bornes d’une pile est une tension continue : elle ne varie pas au cours du temps. • La tension aux bornes d’un alternateur (quand le rotor tourne) est variable et alternative. Tension variable : tension dont les valeurs varient au cours du temps. Tension alternative : tension qui prend successivement des valeurs positives et négatives. Remarque : si le galet ne tourne pas (donc le rotor non plus), U= 0V 3- Production d’une tension variable : • Expérience : Aimant que l’on approche de la bobine ou que l’on éloigne de la bobine. V --- V Bobine = enroulement de fils de cuivre Elle est fixe. COM Voici ce que l’on obtient à l’oscilloscope lors de la rotation d’une bobine autour d’un aimant fixe. • • Une tension variable dans le temps peut être obtenue pas déplacement d’un aimant au voisinage d’une bobine ou d’une bobine au voisinage d’un aimant (déplacement relatif). Cette tension est alternative si le mouvement est un va et vient.
