AGIR DEFIS DU XXI e SIECLE

Ch 14 &15 : Ressources énergétiques et conversion d’énergie

I) Ressources énergétiques Activité documentaire pages 244 et 245

II) Etude énergétique d’un récepteur 1) Energie et puissance électriques Définition d’un récepteur : Dipôle qui reçoit de l’énergie électrique lorsqu’il est parcouru par un courant. L’énergie électrique Ee reçue dépend de: - la durée de fonctionnement ∆t; - la tension UAB aux bornes du récepteur; - l’intensité I du courant qui le traverse, Ee = UAB x I x ∆t seconde (s) Définition de la puissance électrique, Pe : Energie reçue par un récepteur par unité de temps. Pe = Ee / ∆t = UAB x I ou Ee = Pe x ∆t volt (V) joule (J) ampère (A) seconde (s) watt (W) joule (J)

II) Etude énergétique d’un récepteur 2) Effet Joule et loi d’Ohm a) Caractéristique b) Loi d’Ohm Proportionnalité entre UAB aux bornes de la résistance et I, le courant qui la traverse. LOI D’OHM : UAB = R x I ampère (A) volt (V) ohm (Ω) c) Effet Joule Un conducteur ohmique dissipe par transfert thermique et par rayonnement toute l’énergie électrique qu’il reçoit: c’est l’effet Joule. Comme Ee = UAB x I x ∆t donc Ee = (R x I) x I x ∆t D’où Ee = EJ = R x I ² x ∆t

III) Etude énergétique d’un générateur 1) Tension aux bornes d’un générateur UPN a) Caractéristique b) Expression de la tension UPN Cf TP 14: Etude de la tension délivrée par la pile En circuit ouvert (I = 0) : UPN ≠ 0 UPN = E tension à vide appelée force électromotrice du générateur. En circuit fermé : UPN = E - r x I r est appelée résistance interne du générateur ampère (A) volt (V) ohm (Ω)

III) Etude énergétique d’un générateur 2) Energie transférée et puissance de transfert Energie électrique fournie par le générateur au reste du circuit: Ee = UPN I ∆t = (E – r.I)I ∆t = E.I ∆t - r.I2 ∆t = Econvertie - EJoule E.I ∆t = Econvertie : énergie électrique provenant de la conversion d’une énergie chimique (cas d’une pile par exemple) ou d’une énergie mécanique (cas d’un alternateur par exemple) r.I2 ∆t = EJoule : énergie qui correspond à l’effet Joule dans le générateur. L’énergie fournie par un générateur au reste du circuit est inférieure à l’énergie convertie par le générateur. Une partie est dégradée (dissipée) sous forme d’énergie thermique.

Il y aura conservation de l’énergie. IV) Bilan des transferts d’énergie 1) Schématisation d’une chaîne énergétique Elle représente les transferts d’énergie entre différents systèmes, ainsi que les formes d’énergie mises en jeu. Il y aura conservation de l’énergie. a) Cas d’une cellule photovoltaïque b) Cas d’un moteur L’énergie Ee reçue par le moteur est égale à l’énergie cédée au milieu extérieur Ed et Em . Em est l’énergie « utile » ou exploitable.

Eexploitable < Eentrée ou Eutile < Ereçue IV) Bilan des transferts d’énergie 2) Rendement de conversion Lors d’une conversion d’énergie, il y a des pertes inévitables: Eexploitable < Eentrée ou Eutile < Ereçue Rendement de conversion: ρ ou η: Eexploitable Eutile ρ = ou η = Eentrée Ereçue 0 ≤ ρ < 1 0 ≤ η < 1