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 alternateurs

1.1. 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 rotation

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1.3. Rendement d’un alternateur

Placer 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’altitude Un 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 :