VI. Transport et stockage de l'énergie - Bougaud

|1ère S |Thème : Défis du XXIème siècle |Cours |
|Physique |Ressources énergétiques et énergie électrique |Chap.17 | |Notions et contenus |Compétences exigibles |
|Convertir l'énergie et économiser les |Recueillir et exploiter des informations |
|ressources |pour identifier des problématiques : |
|Ressources énergétiques renouvelables ou |d'utilisation des ressources énergétiques|
|non ; durées caractéristiques associées. |; |
|Transport et stockage de l'énergie ; |du stockage et du transport de l'énergie.|
|énergie électrique. | |
|Production de l'énergie électrique ; |Argumenter en utilisant le vocabulaire |
|puissance. |scientifique adéquat. |
|Conversion d'énergie dans un générateur, |Distinguer puissance et énergie. |
|un récepteur. |Connaître et utiliser la relation liant |
|Loi d'Ohm. Effet Joule. |puissance et énergie. |
|Notion de rendement de conversion. |Connaître et comparer des ordres de |
| |grandeur de puissances. |
| |Schématiser une chaîne énergétique pour |
| |interpréter les conversions d'énergie en |
| |termes de conservation, de dégradation. |
| |Pratiquer une démarche expérimentale pour|
| |: |
| |mettre en évidence l'effet Joule ; |
| |exprimer la tension aux bornes d'un |
| |générateur et d'un récepteur en fonction |
| |de l'intensité du courant électrique. |
| |Recueillir et exploiter des informations |
| |portant sur un système électrique à basse|
| |consommation. |
Relation entre puissance et énergie L'énergie E produite ou consommée par un appareil de puissance P est liée à
sa durée de fonctionnement ?t par la relation :
Unités S.I. : E en joules (J) avec P en watts (W) et (t en secondes (s)
Autres unités : E en kilowattheures (kWh) avec P en kilowatts (kW) et (t en
heures (h). 1 kWh = 3,6 ( 106 J
Puissance électrique :
U tension aux bornes du dipôle en volts (V) ;
I intensité du courant qui traverse le dipôle en ampères (A) ;
P puissance du dipôle en watts (W) Le conducteur ohmique, un exemple de récepteur électrique Un récepteur électrique convertit l'énergie électrique reçue en une autre
forme d'énergie. 1 Caractéristique d'un conducteur ohmique Caractéristique, courbe U = f(I), de 2 conducteurs ohmiques de résistance
R1 et R2 page suivante. 1 Que peut-on dire des deux courbes ?
2 Quel est le lien entre la tension U et l'intensité I dans les
deux
cas ?...............................................................
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3 Un conducteur ohmique est caractérisé par sa résistance R. Des deux
conducteurs ohmiques, lequel a la valeur de la résistance la plus
élevée ?
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................................................... 2 Loi d'Ohm . Enoncé :
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........................................ 3 Effet Joule
1 A partir de l'expression de P (= U ( I) et de la loi d'Ohm, donner deux
relations de la puissance P
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2 En déduire l'expression de l'énergie E en fonction de R, I et (t
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................................. . Conclusion : Un conducteur ohmique convertit toute l'énergie
électrique reçue en énergie thermique et de rayonnement : c'est
l'énergie dissipée par effet Joule. ex : dipôle ohmique, lampe à
incandescence, fer à repasser, grille pain... 4 Application : Pourquoi transporter l'électricité sur des lignes à haute
tension ? . Une installation électrique située à 10 km du transformateur EDF est
alimentée sous 230 V par une ligne monophasée de résistance 0,4 ?/km.
Elle consomme une puissance P = 5 kW. 1 Calculer : | |tension U |230 V |20 000 V |
|Résistance totale R de la |R = | | |
|ligne | | | |
|Intensité nécessaire à |I = | | |
|l'installation | | | |
|Chute de tension sur les 10 |Uligne = | | |
|km |............| | |
|Perte de puissance par effet |PJ = | | |
|Joule |............| | |
|Valeur de la tension |U - Uligne =| | |
|disponible chez le | | | |
|particulier | | | |
2 Conclusion : Quel est le but du transport de l'électricité sous très
haute tension ?
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............................... Générateur électrique Un générateur électrique fournit de l'énergie électrique aux dipôles du
circuit électrique. 1 Caractéristique d'un générateur, UPN = f(I)
1 Quelle est la courbe décrite par la caractéristique du générateur ?
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2 L'ordonnée à l'origine est appelée force électromotrice notée E. Quelle
est la valeur de E ainsi que son unité ?
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............................... . En général, la caractéristique d'un générateur a pour équation :
avec UPN en volts (V), E force électromotrice en volts (V), r
résistance interne en ohms (() et I en ampère (A) 2 Energie électrique . L'énergie électrique Eé? fournie par le générateur au reste du
circuit est :
Eé? = UPN ( I ( ?t = (E - r ( I) ( I ( ?t = E ( I ( ?t - r ( I² ( ?t
E ( I ( ?t : énergie provenant de la con