expérience d’Ørsted|Un fil parcouru par un courant crée un champ magnétique.
Pour produire du courant sans interruption, il faut que l’aimant (ou la bobine) soit en mouvement permanent.
induction de courant|Un champ magnétique variable crée un courant dans un fil.
Si le mouvement de rotation est périodique, alors le courant varie aussi périodiquement. L’intensité du courant est tantôt positive, tantôt négative. On dit que le courant est alternatif.
Alternateur + oscillo + webcam
La fréquence (= le nombre de période par seconde) de la tension, dépendra du nombre de pôles que compte l’alternateur et de la vitesse de rotation du rotor :
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\[f = p × n\] |
avec f la fréquence, p le nombre de paires de pôles, n la vitesse de rotation du rotor en tours par seconde. |
Ce que l’on observerait à l’oscilloscope :
ex. 9
La tension est alternative car la tension alterne entre des valeurs positives et négatives
La tension est périodique car les variations de tension se répètent à intervalles de temps réguliers.
Sa période T est environ de 0,03 s
Calculons sa fréquence \(f\) : \(\begin{aligned}f &= \frac{1}{T}\\f &= \frac{1}{0,03}\\f &= 33,3 \text{ Hz}\\\end{aligned}\)
Lorsqu’une bobine est soumise à un champ magnétique variable dans le temps, il apparaît un courant électrique induit variable dans la bobine. C’est le phénomène d’induction électromagnétique.
Pour faire varier le champ magnétique, on peut :
Un alternateur produit de l’énergie électrique à partir du phénomène d’induction électromagnétique.
Il est constitué :
Une partie porte les aimants (ou électro-aimants), et l’autre porte la bobine.
Sur les alternateurs de forte puissance, l’aimant est en fait un électroaimant constitué de bobines.
Ex 2 p. 122
(Ex 11 p. 142)
Un alternateur reçoit de l’énergie cinétique et la transforme en énergie électrique. Une partie de l’énergie est perdue sous forme de chaleur (énergie thermique).
Représenter le diagramme de conversion d’énergie de l’alternateur
rendement η|\(η = \frac{P_{utile}}{P_{fournie}}\)
Dans le cas des alternateurs, le rendement est très bon, proche de 1 (ou 100 %). Cela signifie que la quasi-totalité de l’énergie mécanique reçue est convertie en énergie électrique.
assets/esprit-sorcier-alternateur.mp4
Environ 94% de l’électricité produite dans le monde est issue d’un alternateur.
définitions à connaître :
Que contiennent les nuages blancs ?
12 p. 142
• Conversion d’énergie directe ou indirecte :Pour les éoliennes, les barrages hydroélectriques et certaines centrales géothermiques, l’énergie primaire (énergie mécanique du vent, énergie mécanique de l’eau en mouvement, énergie mécanique de la vapeur d’eau) entraîne directement le mouvement de l’axe de l’alternateur. La conversion d’énergie primaire en énergie électrique est donc directe. Dans les autres centrales, l’énergie primaire (énergie chimique pour les combustibles, énergie nucléaire pour les noyaux d’uranium…) sert à chauffer de l’eau (contenue dans une chaudière) dont la vapeur va entraîner la rotation d’une turbine et d’un alternateur. La conversion d’énergie primaire en énergie électrique est indirecte.
Diagramme de conversion d’énergie dans un barrage hydroélectrique (conversion directe) :
Diagramme de conversion d’énergie dans une centrale à gaz (conversion indirecte) :
Engagée par l’Allemagne il y a 20 ans, l’Énergiewende (tournant énergétique) s’est principalement traduite par le choix de développer les sources d’énergie nouvelles et renouvelables (EnR) et de sortir du nucléaire. En 2011, fut notamment décidé d’arrêter définitivement l’ensemble du parc nucléaire allemand, qui représentait alors une puissance installée de 8,5 GW et 22 % de la production nationale annuelle d’électricité, en 2022 au plus tard.
En groupe, à l’aide des documents, trouver des arguments en faveur de cet Energiewende, et des arguments contre.