Chapitre 3 : Principe de l’alternateur

• Maintenir un fil électrique parallèle à l’aiguille d’une boussole comme le montre le schéma ci-dessous.
• Brancher la pile pendant un temps très court (1 à 2 s max)
• Schématiser l’expérience en en indiquant la pile et le sens du courant électrique.
• Noter votre observation.

• Brancher une bobine (= enroulement de fil conducteur) aux bornes d’un ampèremètre (bornes COM et A/mA).
• Introduire l’aimant dans la bobine, puis le maintenir immobile à l’intérieur et enfin le ressortir.
• Schématiser l’expérience.
• Noter vos observations.

• Une manivelle permet de mettre une bobine en mouvement de rotation au voisinage d’un aimant. (on pourrait prévoir l’inverse, une bobine fixe et un aimant en rotation)
• Schématiser l’expérience.
• Que peut-on dire du courant induit dans la bobine ?

Ce que l’on observerait à l’oscilloscope :

ex. 9

1. Cette tension est-elle alternative ? Justifier.

La tension est alternative car la tension alterne entre des valeurs positives et négatives

2. Pourquoi cette tension est-elle qualifiée de périodique ?

La tension est périodique car les variations de tension se répètent à intervalles de temps réguliers.

3. Déterminer la période de cette tension et sa fréquence.

Sa période T est environ de 0,03 s

Calculons sa fréquence \(f\) : \(\begin{aligned}f &= \frac{1}{T}\\f &= \frac{1}{0,03}\\f &= 33,3 \text{ Hz}\\\end{aligned}\)

Sur les alternateurs de forte puissance, l’aimant est en fait un électroaimant constitué de bobines.

Représenter le diagramme de conversion d’énergie de l’alternateur

production à petite échelle :

• dynamo, …

à grande échelle :

• centrale à flamme (pétrole, gaz, charbon), voir doc. 1 p. 86
• centrale éolienne, voir doc. 1 p. 128
• centrale hydroélectrique, voir doc. 1 p. 128
• centrale thermique sans combustion (centrale géothermique et solaire thermique), voir doc. 2 p. 129

définitions à connaître :

Biomasse:

matière organique d’origine végétale ou animale (bois, végétaux, déchets agricoles, ordures ménagères organiques).

Combustibles fossiles

combustibles issus de la décomposition lente de débris végétaux enfouis dans le sol depuis plusieurs millions d’années (pétrole, charbon, gaz naturel).

1. À partir du schéma ci-contre, expliquer le principe d’une centrale thermique.
2. Est-ce l’énergie primaire qui met en mouvement la turbine ?
3. Qu’est-ce qui différencie les différentes centrales thermiques ?
4. Quelles sont les centrales thermiques émettrices de CO₂ ?

Que contiennent les nuages blancs ?

• 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.

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.