Principe de la production d`énergie électrique

Activité 7 – Principe de production d’énergie électrique
Durée approximative : 1 h 30 min.
Objectifs
Au cours de cette séance, on montrera que le déplacement d'un aimant au voisinage d'un circuit conducteur
permet d'obtenir une tension variable dans le temps. On expliquera le principe des alternateurs, ce qui
amènera à présenter les principales sources énergétiques utilisées dans les centrales.
Les élèves apprendront à conduire une analyse macroscopique globale d'une chaîne énergétique.
Production d'une tension variable dans le temps
Question proposée : Que se passe-t-il au voisinage d'un aimant, d'une bobine parcourue par un courant ?
Matériel: aimant, bobine alimentée en courant continu, clous.
Des expériences collectives permettent de faire émerger la notion de champ magnétique.
Question proposée : Comment produire une tension ?
Expérience suggérée :
Matériel : aimant droit, circuit comprenant une bobine de 500 spires et une LED (montée en sens passant)
Travail par binôme : chaque binôme réalise le montage, constate que, lorsque l'aimant est immobile dans
l'intérieur de la bobine, la lampe n'est pas allumée. Mais, lorsque l’on retire d'un coup sec l'aimant de
l'intérieur de celle-ci, la lampe s'allume
Question proposée : Comment produire une tension alternative ?
Expérience suggérée: déplacer l'aimant dans la bobine.

Afin d'aider les élèves dans leur démarche, un questionnement supplémentaire peut être proposé :
Lorsque l'aimant est immobile, les diodes électroluminescentes sont-elles éclairées ?
Rentrer et sortir l'aimant rapidement.
Les diodes électroluminescentes s'éclairent-elles en même temps ?
Décrire avec précision le phénomène observé.Conclure.
Principe de l'alternateur
Expérience suggérée :
Visualisation d'une tension alternative produite par la dynamo de bicyclette à l'oscilloscope à mémoire ou sur
ordinateur interfacé (expérience collective).
Faire réfléchir sur la façon d'augmenter la tension.
Montrer une coupe de moteur de jouet ou d’appareil électroménager.
Conclure sur la constitution en deux parties de l’alternateur.
Conclusion : un alternateur est un convertisseur d'énergie mécanique en énergie électrique.
Les centrales électriques
1. Présentation d'une centrale hydraulique
Un schéma de centrale hydraulique est présenté et les différentes parties sont décrites.
2. Réalisation de la maquette d’une centrale hydraulique

Après l'analyse précédente, une maquette de centrale hydraulique est réalisée.
On montrera que l'éclairement de la lampe dépend de la vitesse de rotation des pales du ventilateur et que
celle-ci croît avec le débit d'eau.
3. Chaîne énergétique d'une centrale hydraulique
Un exemple de chaîne énergétique peut être introduit à partir de la centrale hdraulique, les élèves seront
guidés afin de légender le schéma suivant.
Eau de la
retenue
Usine hydroélectrique
Consommateur
d’énergie électrique