Terminale STI
Energétique
Energétique
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Exemple de l’automobile. A faire sous forme de Travail personnel. Les élèves doivent faire
un diagramme en reliant les éléments ci-dessus en nommant chaque transformation.
Batterie:
réserve
d’énergie
chimique,
source d’énergie
électrique
;
Carburant:
réserve
d’énergie
chimique
;
Démarreur:
transformateur
d’énergie
électrique
en
énergie
mécanique
;
Moteur:
transformateur
d’énergie
chimique
en
énergie
mécanique
de
rotation
;
Phare:
transformation
d’énergie
électrique
en
énergie
lumineuse
et
thermique
(Chaleur)
;
Frottements:
transformation
d’énergie
mécanique
en
chaleur
;
Alternateur: transformation d’énergie
mécanique
en
énergie
électrique.
2 Unit
é
L’unité
officielle du système international (Unité S.I.) de l’énergie est le
joule (J)
.
Autres unités:
la calorie : 1 cal = 4,18 J
le wattheure 1 Wh = 3600 J
la tonne équivalent pétrole l’électron-volt 1 Tep = 42 GJ
L’électron-volt 1 eV = 1,6 10
-19
J
Symboles utilisés :
E, W, U, Q
3 Tr
a
v
a
il d’un
e
f
o
r
ce
3.1
Travail de translation
La force déplace l’objet de A en B.
Le travail de la force F est l’énergie dépensée pour déplacer l’objet.
cos... ABFABFWf
WF : énergie en joules (J)
F
: force en newtons (N)
AB
: distance en mètres(m)
: angle que fait la force avec la trajectoire (° ou rad)
3.2
Puissance
Puissance :
C’est le travail par unité de temps
P = W/
t
t
: temps en secondes (s)
P
: puissance en watts (W)
C’est l’énergie dépensée par unité de temps.
3.3
Travail de rotation
La force F exerce un
couple
sur l’axe de rotation.
Le disque se met à tourner.
On finit le
moment du couple
par rapport au centre O :
T F.r
F : force en newtons (N) F est tengant à la roue
r :
: rayon de la roue en mètres (m)
T : moment du couple en newtons.mètres (N.m)
T = F.r
Travail de rotation pour
tourner le disque de l’angle
   
W = F.AB = F
r
WT T.
AB
: arc de cercle en mètres (m)

angle
en radians (rad)
3.4
Puissance
Expression de la
puissance pour une
force de rotation
WT
P
T 
t
T.
t
T.

:
pulsation de rotation en
radians par seconde
(rad.s
-1)
P
T T.
4 Pui
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Puissance en courant
continu
P
E U.I U : tension en volts (V)
I
: courant en ampères (A)
5 Tr
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pui
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n
ce
Un système
électrotechnique
est
essentiellement
un
outil
de
conversion
de puissance.
L’énergie et la puissance sont de ce fait les seules grandeurs communes du début à la fin de la
chaîne
de
conversion.
D’où
l’i
mportance
de
savoir
exprimer
les
différentes
puissances
d’un
tel système.
6 Bil
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ces
6.1
Exemple de l’automobile
Donner le diagramme et remplir avec les élèves les différentes pertes.
Avec
une
chaîne
énergétique
bien
étudiée,
il est ensuite
facile
de faire le
bilan
énergétique ou le
bilan
des pu
issances
.
Remarque:
ce diagramme ne représente qu’une petite partie du diagramme complet d’une
automobile.
Variation de puissance interne
«interne au système»
P
pertes
Relation entre Pu et Pa
P
u P
a
pertes
«somme des pertes»
Exemples: P
tr P
a
( pchim p j pméca ) P
u P
tr
p
méca
6.2
Rendement
Pabsorbee
Putile
Plus le rendement est proche de 1, plus le système sera performant et économique.
Quelques rendements:
une bonne automobile
35%;
un moteur électrique
90%;
un transformateur
95%.
6.3
Conservation de l’énergie
L’énergie d’un système isolé se conserve.
Il ne peut pas avoir disparition ou apparition d’énergie.
Donc dans un système
quelconque,
toute l’énergie absorbée doit se
retrouver
en
énergie
utile,
en
énergie
interne
ou en pertes.
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