ressources énergétiques et énergie électrique. i. transport d’énergie l'électricité...
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Ressources énergétiques et énergie électrique
I. Transport d’énergie
• 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.
• Avantages– souple d'utilisation.
• Inconvénients – Pas de possibilité de stockage à grande échelle.
I. Transport d’énergie
– A petite échellele stockage de l’énergie électrique (terme impropre) s’effectue sous forme chimique dans des accumulateurs ou des batteries.
II. Puissance et énergie
1. Définition: de la puissance
• On appelle puissance le rapport de l’énergie transférée E par la durée Δt du transfert.
• La puissance électrique permet d'avoir une idée de la rapidité du transfert d'énergie électrique
• La puissance est un débit d’énergie
1. Définition: de la puissance
• Exercice• Quelle est l'énergie produite par une centrale
nucléaire de 1,0 GW en une journée?
E=P×Δt
E=1,0×109×24×3600E=8,6×1013 J
2. Ordres de grandeur de puissances
Une lampe à économie d'énergie consomme
Un ordinateur consommeUn four consomme consommeUn TGV consomme1 m2 de panneaux photo voltaïques produitUne éolienne industrielle produit
10 W
100 W.
1 kW.
Entre 1 et 10 MW.
100 W.
1000 MW.
III RappelsCircuit électrique en courant continu
1. La tension électrique
• La tension électrique est une grandeur que l'on mesure à l'aide d'un voltmètre ;
• elle s'exprime en volts (V). • Le voltmètre se branche
en dérivation.• La tension électrique existant entre deux
points A et B est notée UAB
1. La tension électrique
• Le voltmètre se branche en dérivation. • La tension électrique existant entre deux
points A et B est notée UAB.
1. La tension électrique
La tension entre A et B est la différence de potentiel (ddp) entre les points A et B
UAB = VA – VB
• UAB : Tension électrique existant entre les points A et B, en volts (V)
• VA : potentiel électrique au point A, (V) (volt)
• VB : potentiel électrique au point B, (V) (volt)
1. La tension électrique
• La tension électrique est une grandeur algébrique. (elle a un signe)
UAB = VA – VB
UBA = VB – VA
UAB = -UBA
UAB
UBA
Borne com Borne V
Borne V Borne com
2. Intensité du courant électrique
• L'intensité du courant électrique se mesure à l'aide d'un
ampèremètre• elle s'exprime en
ampères (A). • L'ampèremètre se branche
en série.
2. Intensité du courant électrique
• L'ampèremètre se branche en série.
• Le courant I mesuré doit rentrer par la borne A de l’ampèremètre
A
com
2. Intensité du courant électrique
• rappel• Le sens conventionnel du courant est celui du
parcours du circuit, à l'extérieur du générateur, de la borne positive à la borne négative.
branchements
• Quand on branche un ampèremètre on ne crée pas de de boucles supplémentaire ( contrairement au voltmètre)
IV. Etude énergétique d’un récepteur électrique
1. Définition
• Un récepteur est un dipôle électrique qui convertit l'énergie électrique qu'il reçoit en une autre forme d'énergie.
Dipôle: composant comportant deux bornes
2.Exemple : la lampe
Exemple 1: la lampe
• L'ampoule s'échauffe et fournit à l'environnement de l'énergie thermique par chaleur et par rayonnement.
1. Exemple : la lampe
2.Exemple le moteur électrique
2.Exemple: le moteur électrique
• Le moteur fournit• un travail mécanique à la charge
( modification de Em• Et de l'énergie thermique à l'environnement.
2.Exemple: le moteur électrique
3. Energie et puissance électrique reçues
• Représentation
a) Énergie électrique reçue par un récepteur
dépend de:• La tension UAB
existant entre ses bornes.• L'intensité I du courant qui le traverse.• La durée Δt de son utilisation.
3. Énergie électrique reçue par un récepteur
• Ee : Energie reçue par le récepteur en Joules (J)
• UAB : Tension aux bornes du récepteur en volts (V)• I : intensité du courant en Ampères (A)• Δt : durée d'utilisation du récepteur en secondes(s)
b) Puissance électrique reçue par un récepteur
• Par définition
• D’où
4. Effet Joule
a. Définition
• On appelle effet Joule l'effet thermique associé au passage du courant électrique dans un conducteur.
b. Conducteur ohmique et effet Joule
a) Définition
• Un conducteur ohmique est un dipôle qui vérifie la loi d'ohm.
b) Loi d’Ohm:
• Loi d’Ohm:La tension aux bornes d’un conducteur ohmique est proportionnelle à l'intensité du courant qui le traverse(T.P)
c) Bilan énergétique
Toute l'énergie électrique reçue par un conducteur ohmique est transformée en énergie thermique par effet Joule qui est transférée en chaleur à l’environnement
EJ=Q
Ee=We
• On en déduit que:• L’énergie dissipée par effet Joule a pour expression• E
• J
• =
• U
• AB
• ×I×Δt
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• Comme
• U
• AB
• =R×I
• , il en résulte que
• E
• J
• =R×
• I
• 2
• ×Δt
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• La puissance dissipée par effet Joule s’écrit
• P
• J
• =
• E
• J
• Δt
• =
• R×
• I
• 2
• ×Δt
• Δt
• soit
• P
• J
• =R×
• I
• 2
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