Effets du courant électrique transformations d énergie MODULE 2. Performances-seuils.

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1 MODULE 2. Les effets du courant Transformations d énergies Performances-seuils. L élève sera capable 1. d expliquer l effet : - Calorifique - Lumineux - Magnétique - Mécanique - Chimique - Physiologique - Electro-dynamique 2. d expliquer les différents types de transformation d énergie : - électrique mécanique - mécanique électrique - hydraulique mécanique - chimique électrique - thermique électrique - lumineux électrique

2 1. Les effets du courant 1.1 L effet calorifique et l effet lumineux. 1) On branche aux bornes d un générateur D.C. un fin fil de cuivre. Le fil de cuivre s allonge et rougit, il dégage de la chaleur. Si on retourne le générateur (changement de polarité), même chose, le fil s allonge et rougit. L effet calorifique n est pas polarisé 2) On branche aux bornes d un générateur D.C. une ampoule quelconque. La lampe s éclaire et dégage de la chaleur. Si on retourne le générateur (changement de polarité), même constatations. L effet lumineux n est pas polarisé Exemple d applications : Ampoules électriques, radiateurs électriques, cuisinières électriques, sèche cheveux, etc.

3 1.2. L effet magnétique et l effet mécanique. 1) On branche aux bornes d un générateur un électroaimant. On peut voir que l aiguille prend une certaine orientation. Si on retourne le générateur (changement de polarité), l aiguille prend une autre orientation. L effet magnétique est polarisé 2) Raccordons une bobine aux bornes d un générateur D.C. et on place à l intérieur de cette bobine un noyau d acier doux. Le noyau est attiré vers l intérieur de la bobine. Si on retourne le générateur (changement de polarité), le noyau est repoussé vers l extérieur de la bobine. L effet mécanique est polarisé Exemple d applications : relais, contacteurs, gâche électrique, moteurs électriques, sonneries, etc.

4 1.3. L effet chimique. Prenons un bac contenant de l acide sulfurique. Plaçons-y à l intérieur deux plaques de cuivre et relions les chacune à une bornes d un générateur D.C.. On observe un dépôt de cuivre sur la borne négative (-). Si on retourne le générateur (changement de polarité), le dépôt de cuivre se forme toujours sur la borne négative. L effet chimique est polarisé Exemple d applications : électrolyse des métaux nikelage, chromage, cuivrage, galvanoplastie, etc L effet physiologique. On considère souvent que le courant continu est un des courants les plus traître car il décompose le sang sans provoquer de douleur.

5 1.5. L effet électrodynamique. Ayant constaté que le courant électrique était capable d exercer une déviation des aiguilles aimantées, il est naturel de vérifier si, à leur tour, les aimants pouvaient déplacer le courant Plaçons à l intérieur d un aimant en U un conducteur raccordé à un générateur D.C. Un conducteur traversé par un courant électrique et placé à l intérieur d un champ magnétique fixe est soumis à une force qui provoque son déplacement. Si on retourne le générateur (changement de polarité), le sens du déplacement change. L effet électrodynamique est polarisé Exemples d applications : appareils de mesure à cadre mobile, haut-parleur électrodynamique, déviations horizontale et verticale sur un tube d image TV, tc Conclusions.

6 2. Les différents types de transformation d énergie Transformation de l énergie électrique en énergie mécanique Transformation de l énergie mécanique en énergie Un alternateur ou une dynamo transforme l énergie mécanique qu il reçoit en énergie

7 2.3. Transformation de l énergie hydraulique en énergie L eau entraîne les pales de la turbine, celle-ci produit donc de l énergie 2.4. Transformation de l énergie chimique en énergie

8 2.5. Transformation de l énergie thermique en énergie Les thermistances. Les thermistances sont des complexes de semi-conducteurs à deux bornes dont la résistance varie considérablement avec la température. Exemple d utilisations : le thermocouple, sonde de température Transformation de l énergie lumineuse en énergie Effet photovoltaïque Découvert par Antoine Becquerel en 1839, l effet photovoltaïque correspond à l apparition d une différence de potentiel entre les deux côtés d une jonction semi-conductrice sous l action d une radiation lumineuse. En plaçant en série différents semi-conducteurs sensibles à la lumière, Becquerel constata l existence d une polarité dans ce dispositif. En effet, pour une longueur d onde suffisamment courte, le rayonnement provoque le déplacement d électrons d un conducteur à l autre : une différence de potentiel apparaît alors aux deux bornes du dispositif, constituant ainsi une pile.

9 Bien que le rendement de ce système soit très bas, ce type de pile est néanmoins utilisé lorsque de petites quantités d électricité sont requises, comme sur certaines montres ou calculatrices solaires. Les panneaux solaires, composés de nombreuses cellules photovoltaïques élémentaires placées en séries, utilisent également l effet voltaïque. Ces panneaux sont employés comme chauffage secondaire d habitation lorsque l ensoleillement est suffisant, et comme source d énergie principale dans l espace.