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

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• Comme

• U

• AB

• =R×I

• , il en résulte que

• E

• J

• =R×

• I

• 2

• ×Δt

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

• ⎯

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• ⎯

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• ⎯

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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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• ⎯

• ⎯

• ⎯

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