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 échelle le 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=1,0×109×24×3600 E=8,6×1013 J

2. Ordres de grandeur de puissances Une lampe à économie d'énergie consomme Un ordinateur Un four consomme Un TGV 1 m2 de panneaux photo voltaïques produit Une éolienne industrielle 10 W 100 W. 1 kW. Entre 1 et 10 MW. 1000 MW.

III Rappels Circuit 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 UAB = VA – VB UBA = VB – VA La tension électrique est une grandeur algébrique. (elle a un signe) UAB = VA – VB UBA = VB – VA UAB = -UBA

UAB UBA Borne V Borne com Borne com Borne V

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 com A

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)

EJ=Q Ee=We 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 =R×I , il en résulte que =R× I 2 ×Δt     La puissance dissipée par effet Joule s’écrit P Δt R×  soit