Production d'énergie électrique

I- Production d'électricité à partir d'un alternateur

1- Le phénomène d'induction Le mouvement d'un aimant à proximité de la face d'une bobine engendre une tension alternative aux bornes de la bobine. 

2- Principe de l'alternateur - Qu'observe-t-on sur l'oscilloscope ? Quelle est la nature de la tension qui apparaît sur l'oscilloscope ? Qu'est-ce qui peut modifier les caractéristiques de cette tension ? La fréquence et la valeur de la tension maximale dépendent de la vitesse de rotation de l'aimant.

Un altarnateur est constitué de deux éléments : un aimant tournant ( rotor) une bobine conductrice (stator) Dans une centrale électrique l'aimant est un électroaimant

-Dans toutes les centrales électriques l'énergie électrique est produite par la rotation de l'alternateur. -La rotation nécessite une source d'énergie qui diffère suivant le type de centrale.

Le rotor est relié à une turbine qui tourne centrale éolienne centrale hydrolique centrale thermique

3- Les centrales thermiques

a)- Centrales thermiques à flamme Utilisation de combustible fossile (charbon, pétrole ou gaz naturel) L'énergie chimique stockée dans les liaisons chimiques produit de l'énergie thermique qui produit de la vapeur d'eau. b)- Centrales thermiques nucléaires Utilisation d'uranium 235. L'énergie nucléaire provient de la fission du noyau d'uranium.

II- Production d'électricité à partir d'un rayonnement lumineux

- L'effet photovoltaïque résulte de la propriété de certains matériaux semi-conducteur, de convertir l'énergie rayonnante captée en énergie électrique. - Une cellule photovoltaïque délivre une tension continue. Les panneaux ne permettent pas d'emmagasiner l'électricité, on les associe à des accumulateurs qui se chargent lorsque les panneaux sont éclairés.

III- Production d'électricité à partir de la fission nucléaire

1- Modèle de l’atome un noyau central (10-15 m soit 100 000 fois 13/29 1- Modèle de l’atome un noyau central (10-15 m soit 100 000 fois plus petit que l’atome) des électrons répartis en couches autour du noyau (10-10 m) du vide. (la structure de la matière est essentiellement lacunaire)

Particules électriquement neutres. 14/29 2- Le noyau d'un atome de protons particules chargées positivement de neutrons Particules électriquement neutres. Ces particules (protons et neutrons) sont appelées des nucléons.

A est aussi appelé nombre de masse. 15/29 Le nombre de nucléons d ’un noyau est représenté par la lettre A. A est aussi appelé nombre de masse. Le nombre de charges positives d’un atome ou le nombre de protons que contient le noyau est représenté par la lettre Z. Z est aussi appelé numéro atomique. Un élément chimique est l'ensemble des atomes, des ions et des noyaux de même numéro atomique Z.

3- Nucléide et isotopes Un nucléide est l'ensemble des atomes, des ions et des noyaux possédant des noyaux identiques. Les isotopes sont les différents nucléides du même élément. Les isotopes ne diffèrent que par le nombre de neutrons dans leurs noyaux.

4- La fission nucléaire - L'atome cible est l'uranium 235 qui peut être cassé par l'impact de particules. Les particules projectiles sont des neutrons. - Chaque fission libère un nombre de neutrons supérieur au nombre de neutrons absorbés. Ces neutrons provoquent à leur tour d'autres réactions de fission avec d'autres noyaux d'uranium 235 : c'est des réactions en chaîne. - La réaction en chaîne peut être contrôlée grâce à des barres de graphite, plus ou moins enfoncée dans le réacteur, qui absorbent les neutrons.

IV- Les sources d'énergie et conversions d'énergie

-Dans les centrales thermiques, l'énergie chimique stockée dans les liaisons chimiques produit de l'énergie thermique qui est transformée en énergie mécanique avec un rendement de 45%. -Dans les centrales hydraulique ou éolienne, la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique est de 90%.

Biomasse, géothermie Chaudière turbine