Sans titre - Ecole Primaire Le Chat de Fouqueville
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S15 Les différentes formes de l’énergie, produire de l’électricité Séance 1 : Les différentes sources d'énergie. L'énergie mécanique L'énergie mécanique réponses Les progrès Sur ton cahier d'expérience Exercice énergie Histogramme Séance 2 : Les énergies renouvelables ou non Les sources d'énergie Exercice Les énergies renouvelables Les énergies non renouvelables Les différents modes de production d'énergie Trace écrite séance 2 Réponses séance 2 Trace écrite séance 1 Réponses séance 1 Séance 3 : Produire de l'électricité L'alternateur L'alternateur suite L'alternateur fonctionnement Fichier élève l'alternateur Fichier élève l'alternateur correction Trois exemples : Exemple de production d'électricité Une centrale thermique Fichier élève centrale thermique Fichier élève centrale thermique correction Une centrale nucléaire Fichier élève centrale nucléaire Fichier élève centrale nucléaire correction Les éoliennes Fichier élève les éoliennes Fichier élève les éoliennes correction Trace écrite séance 3 L'énergie mécanique Depuis des millénaires, les hommes ont appris à utiliser l’énergie du vent, de l’eau, des animaux pour faire plus que ce que leur permettait leur énergie musculaire. Sur ton cahier d'expérience cherche les différentes inventions de nos ancêtres qui ont permis d'utiliser l'énergie du vent, de l'eau, des animaux. Les inventions de nos ancêtres Moulin à vent Moulin à vent Moulin à eau Collier d'épaule Les progrès Puis, après l’invention de la pile électrique par Alessandro VOLTA, de la dynamo par Xénobe GRAMME, de la lampe à incandescence La mise au point de la machine à vapeur (début de l’aire industrielle) leur a permis de disposer de quantités d’énergie beaucoup plus grandes. par Thomas EDISON, vint l’ère de l’électricité. Dynamo Pile volta Lampe à incandescence Sur ton cahier d'expérience cherche toutes les manières de produire de l'électricité. Replace les images dans les bonnes cases : Fais un histogramme des différentes sources d'électricité en France S15 Les différentes formes de l’énergie, produire de l’électricité Leçon 1 : Les différentes sources d'énergie Energie du vent ==>éolienne Piles Energie de l'eau ==>centrale hydraulique Centrale thermique : au charbon, au fioul, au gaz Centrale nucléaire : uranium Centrale solaire Centrale géothermique Exercice énergie : Histogramme : Les sources d'énergie La dernière fois nous avons vu des sources d'énergie. Ces sources d'énergie peuvent­être renouvelable ou non. A toi de les classer (page suivante) soleil charbon géothermie pétrole eau sources d'énergie renouvelable gaz vent uranium bois sources d'énergie non renouvelable Les différents modes de production d'électricité Il s’agit à chaque fois de partir d’une forme d’énergie et de la transformer en énergie électrique ­ A partir de l’énergie chimique : les piles ­ A partir de l’énergie mécanique (récupérer l’énergie de matière en mouvement pour faire tourner un alternateur) : ==> Énergie du vent : les éoliennes ==> Énergie de l’eau : les centrales hydrauliques ­ A partir de l’énergie thermique : Utiliser l’énergie thermique (la chaleur) pour vaporiser de l’eau (comme dans une « cocotte minute »), le jet de vapeur faisant tourner une turbine qui entraîne un alternateur. Pour produire cette énergie thermique, on peut : ==> Faire brûler un combustible : centrales thermiques au charbon, au fioul, au gaz ==> Utiliser une réaction atomique (uranium) : centrales électronucléaire ­ A partir de l’énergie lumineuse : les centrales solaires (panneaux photovoltaïques) ­ A partir de l'énergie de la chaleur du sol : les centrales géothermiques Energie renouvelable S15 Les différentes formes de l’énergie, produire de l’électricité Leçon 2 : Les énergies renouvelables ou non Energie du vent ==>éolienne Piles Energie de l'eau ==>centrale hydraulique Centrale thermique : au charbon, au fioul, au gaz Centrale solaire Centrale géothermique Centrale nucléaire : uranium Energies renouvelables Energies non renouvelables Les sources d’énergie utilisées peuvent être classées en deux catégories : – les ……………………………………………………………………………………………………………………………… qui se forment beaucoup plus lentement qu’elles ne sont consommées. – les ……………………………………………………………………………………………………………………………… qui sont inépuisables à notre échelle. Exercice : Trace écrite : Les sources d’énergie utilisées peuvent être classées en deux catégories : – les ……………………………………………………………………………………………………………………………… qui se forment beaucoup plus lentement qu’elles ne sont consommées. énergies non renouvelables énergies renouvelables – les ……………………………………………………………………………………………………………………………… qui sont inépuisables à notre échelle. Maintenant que nous avons vu les différentes sources d'énergie, nous allons voir quelques modes de production de l'électricité. Pour commencer, voyons l'alternateur la base de notre courant alternatif. L'alternateur La dynamo inventée par Xénobe GRAMME produisait du courant quasi­continu. C’est bien pour l'usage local, mais le transport à longue distance est problématique. Pour minimiser les pertes lors du transport de l’énergie électrique sur de longues distances, il faut travailler en très haute tension (plusieurs centaines de milliers de volts). Il faut donc pouvoir augmenter la tension à la sortie de l’usine, puis l’abaisser localement avant de d’arriver chez l’utilisateur. C’est très compliqué en courant continu, mais plus facile en courant alternatif (utilisation de l'alternateur) en utilisant des transformateurs. Il existe d’énormes alternateurs dans les usines, mais aussi de tous petits dans notre environnement proche : ==> les alternateurs de bicyclette que beaucoup s’obstinent à nommer « dynamo » alors qu’ils produisent du courant alternatif. ==> certaines lampes d’appoint Ici, c’est l’énergie musculaire qui est utilisée. Dans une centrale électrique, le rotor de l’alternateur sera entraîné par une hélice ou une turbine qui sera mise en mouvement par : • Le vent : éolienne • Un jet d’eau : centrale hydro­électrique • Un jet de vapeur produit en consommant du charbon, du fioul ou du gaz : Centrale thermique • Un jet de vapeur produit en utilisant une réaction de fission de l’uranium ou du plutonium : centrale électronucléaire • Un moteur à combustion : groupe électrogène Axe L'alternateur fonctionnement Turbine turboalternateur.exe Une énergie (eau, vapeur d'eau, vent) sous pression ou en mouvement fait tourner une turbine. On trouve l'animation sur le site suivant : http//www.edf.com/html/panorama/production/industriels/renouvelable/hydro/ zoom_turbo.html La turbine fait tourner l'axe sur lequel est fixé le rotor (aimant mobile) de l'alternateur. Alternateur L'interation entre le rotor et stator (bobines de fils de cuivre fixes) de l'alternateur, crée le courant électrique. L'............................................. Les centrales électriques fournissent de l’énergie électrique en utilisant des sources d’énergie de nature différentes. Cela peut être de l’eau pour les centrales hydrauliques, un combustible fossile pour les centrales à flammes, de l’uranium pour les centrales nucléaire ou le vent pour les éoliennes. Les centrales électriques ont un élément en commun : ........................................ 1/ ......................................... 2/ ......................................... 3/ ......................................... Alternateur L'............................................. Les centrales électriques fournissent de l’énergie électrique en utilisant des sources d’énergie de nature différentes. Cela peut être de l’eau pour les centrales hydrauliques, un combustible fossile pour les centrales à flammes, de l’uranium pour les centrales nucléaire ou le vent pour les éoliennes. L'alternateur Les centrales électriques ont un élément en commun : ........................................ Turbine 1/ ......................................... Axe 2/ ......................................... Alternateur 3/ ......................................... Nous allons voir trois exemples de production d'électricité en détail pour comprendre comment sont utilisés les alternateurs. Deux centrales à énergies non renouvelables : ==> Centrale thermique. ==> Centrale nucléaire. Une centrale à énergie renouvelable : ==> Les éoliennes. Une centrale thermique Une centrale thermique à flamme produit de l'électricité à partir de la vapeur d'eau produite grâce à la chaleur dégagée par la combustion de gaz, de charbon ou de fioul, qui met en mouvement une turbine reliée à un alternateur. La production d'électricité La production de vapeur La vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur. L'alternateur produit un courant électrique, transporté dans les lignes. La chaleur transforme l'eau de la chaudière en vapeur. Le recyclage A la sortie de la turbine, la vapeur est à nouveau transformée en eau grâce à un condensateur. thermik­centrale.exe La combustion Un combustible (gaz, charbon, fioul) brûle dans une chaudière en dégageant de la chaleur. On trouve l'animation sur le site suivant : http//www.edf.com/html/panorama/production/industriels/thermique/fonctionnement.html Centrale ...................................... 1/ ......................................... 2/ ......................................... 3/ ......................................... 4/ ......................................... Source d’énergie utilisée : ………………………………… Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable / non renouvelable. gaz, pétrole, charbon Compléter le diagramme énergétique avec les mots suivants : chaudière énergie thermique énergies perdues énergies perdues énergie mécanique turbine + alternateur énergie électrique Thermique Centrale ...................................... La combustion 1/ ......................................... La production de vapeur La production d'électricité 3/ ......................................... Le recyclage 2/ ......................................... 4/ ......................................... Energie thermique Source d’énergie utilisée : ………………………………… Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable / non renouvelable. Compléter le diagramme énergétique avec les mots suivants : gaz, pétrole, charbon énergie thermique chaudière énergie mécanique turbine + alternateur énergie électrique énergies perdues énergies perdues Une centrale nucléaire Une centrale nucléaire produit de l'électricité grâce à la chaleur dégagée par la f ission d'atomes d'uranium. Cette chaleur transforme de l'eau en vapeur d'eau et met en mouvement une turbine reliée à un alternateur qui produit de l'électricité. Le recyclage La fission des atomes nucleaire­centrale.exe A la sortie de la turbine, la vapeur du circuit secondaire est transformée en eau grâce à un condensateur. La vapeur peut aussi être refroidie dans les aéroréfrigérants. Dans le réacteur, la fission des atomes d'uranium produit une grande quantité de chaleur. Cette chaleur fait augmenter la température de l'eau qui circule autour du réacteur. La production d'électricité Cette eau chaude chauffe l'eau du circuit secondaire qui se transforme en vapeur. La vapeur fait tourner une turbine qui entraîne un alternateur. L'alternateur produit un courant électrique, dont la tension est élevée par un transformateur pour être transportée dans les lignes. On trouve l'animation sur le site suivant : http//www.edf.com/html/panorama/production/industriels/nucleaire/fonctionnement.html Centrale ...................................... 1/ ......................................... 2/ ......................................... 3/ ......................................... Source d’énergie utilisée : ………………………………… Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable / non renouvelable. Compléter le diagramme énergétique avec les mots suivants : énergies perdues uranium turbine + alternateur chaudière énergie électrique énergie thermique énergie mécanique énergies perdues Nuclaire Centrale ...................................... La fission des atomes 1/ ......................................... La production d'électricité 2/ ......................................... Le recyclage 3/ ......................................... Energie thermique Source d’énergie utilisée : ………………………………… Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable / non renouvelable. Compléter le diagramme énergétique avec les mots suivants : uranium énergie thermique chaudière énergie mécanique turbine + alternateur énergie électrique énergies perdues énergies perdues Les éoliennes Une éolienne produit de l'électricité grâce au vent. Sa force actionne les pales d'une hélice, qui met en mouvement un alternateur. La production d'électricité La rotation des pales Sous l'effet du vent, l'hélice se met en marche Eolien On trouve l'animation sur le site suivant : http://jeunes.edf.com/article/Comment­fonctionne­une­eolienne­­,136 L'hélice entraîne un axe dans la nacelle, relié à un alternateur. L'alternateur produit de 'électricité L'adaptation de la tension Un transformateur situé à l'intérieur du mât élève la tension du courant électricité produit par l'alternateur. Centrale ...................................... 1/ ......................................... 2/ ......................................... 3/ ......................................... Source d’énergie utilisée : ………………………………… Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable / non renouvelable. Compléter le diagramme énergétique avec les mots suivants : vent énergie perdue pales + alternateur énergie électrique énergie mécanique éolienne Centrale ...................................... La rotation des pales 1/ ......................................... La production d'électricité 2/ ......................................... L'adaptation de la tension 3/ ......................................... Energie du vent Source d’énergie utilisée : ………………………………… Il s'agit d'une source d'énergie renouvelable / non renouvelable. Compléter le diagramme énergétique avec les mots suivants : vent énergie mécanique pales + alternateur énergie électrique énergie perdue S15 Les différentes formes de l’énergie, produire de l’électricité Leçon 3 : Produire de l'électricité Fiche alternateur Fiche centrale thermique Fiche centrale nucléaire Fiche centrale éolienne
