Thème 2 : Le futur des énergies
Chapitre 2.1 de physique: Deux siècles d’énergie électriques
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1. De l’induction électromagnétique aux alternateurs1.1. Electricité et magnétisme
Activité 1 : « les premiers pas de l’énergie électrique. » Définition de l’induction électromagnétique
L’induction électromagnétique est un phénomène physique conduisant à l’apparition d’une tension électrique à partir du mouvement d’un aimant dans une bobine (ou enroulement) de fil conducteur.
Schéma illustrant le phénomène d’induction
Placer au bon endroit les mots suivants : Bobine, Bobine, Aimant, électroaimant, Ampèremètre, ampèremètre, alimentation, Mouvement, Mouvement
1.2. Fonctionnement de l’alternateur
Activité 2 : Comment déterminer le rendement d’un alternateur ?Définition :
Un alternateur est constitué d’une source de champ magnétique et d’une bobine de fil conducteur en mouvement l’un par rapport à l’autre. La partie fixe est le stator et la partie mobile le rotor.
Compléter le schéma suivant en plaçant au bon endroit les mots : stator, rotor et axe de rotationThème 2 : Le futur des énergies
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1.3. Rendement d’un alternateurPlacer au bon endroit sur le schéma ci-dessous les mots ou expressions suivantes : Générateur -Courant électrique -Énergie électrique -Bobine de fil conducteur - Énergie mécanique - Conversion - Rendement – Induction - Énergie électrique - Aimant en rotation
Le rendement évalue l’efficacité d’une conversion d’énergie.
Définition :
Le rendement d’un alternateur se calcule de la manière suivante :
=
=
ou =
=
est sans unité, E l’énergie en joule et P la puissance en W
Plus le rendement est proche de 1, moins les pertes sous forme d’énergie thermique, dues par exemple à l’effet Joule, sont importantes.
Le rendement des alternateurs dans les centrales électriques est en moyenne de 0,95, ce qui signifie que 95% de l’énergie mécanique est convertie en énergie électrique.
2. De l’interaction lumière/matière aux cellules photovoltaïques 2.1. Les matériaux semi-conducteurs
Activité « De l’atome aux matériaux semi-conducteurs »
Document : Les interactions lumière-matière (à compléter) (question 3 de l’activité)
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Document « les bandes d’énergie » (à compléter et à justifier). (question 6 de l’activité)
2.2. Les cellules photovoltaïques
Activité « Des semi-conducteurs aux cellules photovoltaïques » Bilan : Compléter le schéma ci-dessous
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Exercice 1 : Un module photovoltaïque pour un gîte d’altitudeUn module photovoltaïque est constitué de plusieurs cellules qui convertissent une partie de l’énergie rayonnante du Soleil qu’elles reçoivent en énergie électrique.
Exercice 2 :
