Cours de physique 1° S

1° S - Cours de physique - Agir 1 :
Chap XIV : RESSOURCES ENERGETIQUES ET ENERGIE ELECTRIQUE
I- Sources d’énergies disponibles
1. Energies non renouvelables
Le temps nécessaire à leur reconstitution est très long à l'échelle humaine. Ce sont celles qui sont le plus utilisées
actuellement, leur disparition à plus ou moins long terme est inéluctable.
- combustibles fossiles (pétrole, charbon, gaz naturel)
- uranium.
2. Energies renouvelables
Elles se renouvellent très rapidement à l'échelle humaine et sont inépuisables. Leur consommation ne génère pas de
déchets nuisibles à l'environnement.
- énergie éolienne
- énergie hydraulique ...
II- Energie électrique
L’électricité n’est pas une ressource énergétique. C’est un mode de transport de l’énergie, du lieu de production
au lieu de consommation.
1. Expression littérale
L'énergie électrique reçue ou fournie par un appareil électrique est le produit de la tension électrique U à ses bornes par
l'intensité I du courant qui le traverse et par la durée Δt de fonctionnement.
E = U x I x Δt
Unités S.I : U (V) I (A) Δt (s) P (W)
2. Stockage
Il n'existe pas de dispositif permettant de stocker de grandes quantités d'énergie électrique. Elle est produite à proximité
du lieu de consommation pour éviter les pertes énergétiques le long des lignes, en fonction de la demande, à partir d'autres
formes d'énergie (énergies primaires).
Elle peut être également convertie en une autre force d’énergie pour être stocker. Exemple : en énergie mécanique dans
les barrages voir p 250.
III. Energie et puissances électriques
1. Relation générale
Quelle que soit la forme d'énergie mise en jeu, la puissance représente le débit énergétique, c'est à dire l'énergie transférée
par unité de temps : P =
t
E
Unités S.I : E (J) Δt (s) P(W)
2. Cas particulier : puissance électrique
Pel =
t
Eel
=
ttIU
= U x I
Ordres de grandeurs : doc 1 p 258
DEL Laser
Lampe a
incandescence
Appareil
électroménager
Installation électrique
domestique
Moteur de TGV
0 ,001 W
100 W
1000 W
10000 W
106 W

Remarque : sur la facture EDF, la consommation d'énergie est exprimée en kilowatts heure (kWh)
Eel = Pel x Δt Eel = 1000 x 3600 = 3,6. 106 J 1 kWh = 3,6. 106 J
IV. Loi d'Ohm pour un dipôle électrique
1. Dipôle électrique
Un dipôle électrique est un composant électrique possédant deux bornes (ou pôles).
Exemples : lampe, résistance électrique, pile ...
On distingue les générateurs électriques (pile par exemple) et les récepteurs électriques (lampe par exemple), selon
que le dipôle fournit de l'énergie électrique au circuit ou qu'il en reçoit du circuit.
2. Relation et caractéristique intensité-tension
Pour une puissance électrique donnée, la tension U aux bornes d'un dipôle électrique et l'intensité I du courant qui le
traverse ne sont pas indépendantes.
La courbe U = f(I) qui représente les variations de la tension en fonction de l'intensité est la caractéristique intensité-
tension du dipôle.
dipôle
catégorie
Forme de la caractéristique
Relation U/I
Résistance (ou conducteur
ohmique)
récepteur
U = R x I
Loi d'Ohm
R : résistance électrique (Ώ)
Pile
générateur
U = E - r x I
E : force électromotrice (f.e.m) du
générateur (V)
r : résistance interne du générateur
(Ώ)
V. Bilan énergétique
1. Chaîne énergétique d'un dipôle
U(V)
I (A)
I (A)
U(V)
dipôle
Energie reçue
Energie utile
Energie perdue

2. Cas particuliers
- résistance électrique
Toute l'énergie reçue est dissipée sous forme de chaleur. le courant qui traverse le conducteur provoque son
échauffement, d'où un transfert thermique vers l'extérieur, c'est l'effet Joule.
U = R x I et Eel = U x I x Δt Eel = R x I2 x Δt
- générateur (pile)
U = E - r x I et Eel = U x I x Δt Eel = (E - r x I) x I x Δ = E x I x Δt - r x I2 x Δt
Eutile = E x I x Δt Eperdue = r x I2 x Δt transfert thermique par effet Joule
3. Rendement énergétique
C'est le quotient entre l'énergie utile et l'énergie fournie
f
u
E
E
Le rendement s'exprime sans unité, il est compris entre 0 et 1 et peut aussi s'exprimer en pourcentage.
VI. L’ampoule basse consommation : quelles économies ?
Activité de la lampe à incandescence à partir du doc ressources EDUSCOL p 19 à 21
a) Retrouver la consommation annuelle de l’ampoule classique à partir des données
b) Est-il plus intéressant économiquement pour une famille d’expatriés d’acheter des ampoules classiques ou
économiques ? Evaluer le montant des économies d’argent et d’énergie pour 40 ampoules.
Hypothèses : durée du séjour 5 ans, cout de l’énergie 0,20 euros par kW.h (ordre de grandeur du prix de l’énergie électrique
en Europe)