Schématisation normalisée en électricité

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Samuel Paré
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1 Complément de connaissances Schématisation normalisée en électricité Symboles des différents composants Générateur de courant continu : Générateur de courant alternatif : Conventions de schématisation On représente les fils de connexion ainsi que les contacts par des traits rectilignes et autant que possible perpendiculaires et parallèles. Par exemple, les trois montages dessinés se représentent par le même schéma normalisé. AFADEC Jean-Michel Morsellino Droits de reproduction réservés 1

2 Association de piles Les actions de trois piles rondes associées s ajoutent : 1,5 x 3 = 4,5 V Elles sont montées en série (à la suite) et en concordance (le de l une au + de l autre). Cela donne une pile de 4,5 V. L énergie Définition du dictionnaire L énergie est une grandeur caractérisant un système et exprimant sa capacité à modifier l état d autres systèmes avec lesquels il entre en interaction. L énergie du physicien apparaît comme un concept abstrait et difficile à cerner, mais on peut se faire une idée assez simple de ce qu est l énergie en adoptant un point de vue utilitaire. L énergie sert à : - obtenir du mouvement (se déplacer, soulever ou transporter des objets, faire fonctionner des mécanismes), - obtenir de la chaleur (se chauffer ou chauffer des substances), - obtenir de la lumière (s éclairer), Nous devons alors nécessairement utiliser quelque chose qu on appelle «énergie» et qui peut être fournie par diverses sources. Les sources d énergie Parmi les sources d énergie que nous utilisons pour satisfaire nos besoins, certaines existent naturellement et peuvent donc être simplement captées dans la nature : elles sont dites AFADEC Jean-Michel Morsellino Droits de reproduction réservés 2

3 «naturelles» ou encore «primaires» (eau des rivières, des marées, charbon, gaz, eau chaude souterraine, vent). Au contraire, d autres sources d énergie usuelles n existent pas dans la nature et doivent être produites avant d être utilisées : elles sont dites «secondaires» (piles, qu on doit «fabriquer»). Sources d énergie disponibles dans la nature - Le Soleil (son rayonnement reçu par la Terre) : énergie solaire. - Le vent : énergie éolienne. - L eau en mouvement (rivières, marées) ou stockée en hauteur derrière des barrages : énergie hydraulique. - Les muscles de l homme et des animaux : énergie musculaire. - Le charbon, le pétrole, le gaz naturel, issus de la décomposition d anciens êtres vivants : énergies fossiles. - L uranium (centrales nucléaires) : énergie nucléaire. - La biomasse, ensemble des substances végétales et animales combustibles, dont on peut tirer des matériaux combustibles : énergie verte. - L eau chaude souterraine : énergie géothermique. Cas du courant électrique C est une source secondaire car il est produit dans les centrales à partir de diverses sources naturelles. Du courant électrique existe naturellement : il circule dans les éclairs lors des orages. Ce courant, extrêmement intense, transporte une énergie colossale, mais il n est pas répertorié ci-dessus car on ne sait pas l utiliser. L énergie du physicien Le physicien mesure et calcule l énergie que possède un système matériel par certaines de ses caractéristiques, ce qu il traduira en disant qu il possède de l énergie sous diverses formes. Par exemple, il dira que le système possède : - de l énergie cinétique s il est en mouvement à une certaine vitesse (eau des rivières, vent...), - de l énergie potentielle de pesanteur s il est à une certaine hauteur par rapport au sol et susceptible de tomber sous l action du poids, - de l énergie chimique s il et le siège de réactions chimiques (bois qui brûle, piles ), AFADEC Jean-Michel Morsellino Droits de reproduction réservés 3

4 - de l énergie nucléaire s il est le siège de réactions nucléaires, CRPE - Sciences expérimentales et - de l énergie thermique s il est à une certaine température et qu il est donc capable de fournir de la chaleur à un corps plus froid (eau géothermale). Modes de transfert de l énergie On distingue quatre modes possibles par lesquels l énergie peut être transférée d un système à un autre : la chaleur, le rayonnement, le travail mécanique et le courant électrique. - La chaleur C est un mode de transfert spontané, quand deux corps à températures différentes sont mis en contact : le plus chaud donne de l énergie au plus froid, tendant à égaliser les températures. Au cours des chocs entre molécules, les «plus chaudes» cèdent de l énergie aux «moins chaudes». Les premières sont ralenties et refroidies, les secondes sont accélérées et réchauffées. - Le rayonnement La lumière visible, les ondes radio et télévision, infrarouge, ultraviolet, micro-ondes, rayons X sont des rayonnements qui appartiennent aux ondes électromagnétiques. Ils nécessitent de l énergie pour être émis et transportent en eux l énergie qu on qualifie de «rayonnante». Un rayonnement permet donc un transfert d énergie entre un corps qui l émet (source) et celui qui l absorbe (récepteur). Ex : le Soleil. - Le travail mécanique Lorsqu un système exerce sur un autre des forces qui provoquent ou favorisent son mouvement (forces motrices), on dit que les forces en question fournissent un travail mécanique, ou encore que le premier système cède de l énergie à l autre par le biais d un travail mécanique. Exemple : on exerce une action sur un objet pour le déplacer. - Le courant électrique C est un mode de transfert de l énergie très utilisé car très pratique. Il permet de transporter facilement beaucoup d énergie sur de grandes distances et permet d obtenir, par des dispositifs simples, les différents effets recherchés : chaleur, lumière, mouvement. Notion de chaîne énergétique On appelle «chaîne énergétique» une succession de transferts et de transformations de l énergie, qu il est possible de représenter de façon schématique en distinguant les réservoirs d'énergie, les éléments qui ne servent qu'à transférer l'énergie, en la transformant suivant le cas d'une forme en une autre et les transferts d'énergie entre éléments souvent représentés par des flèches. AFADEC Jean-Michel Morsellino Droits de reproduction réservés 4

Exemple d une automobile : Légende : Les rectangles symbolisent les sources et les récepteurs. Les cercles symbolisent les convertisseurs d énergie. Les flèches symbolisent les transferts d énergie.

5 Exemple d une automobile : Légende : Les rectangles symbolisent les sources et les récepteurs. Les cercles symbolisent les convertisseurs d énergie. Les flèches symbolisent les transferts d énergie. Dans le moteur thermique de la voiture, la combustion du carburant libère son énergie en produisant de la chaleur. La partie de cette énergie qui sert à pousser les pistons dans le moteur (qu'on peut nommer «énergie mécanique») est donc transférée au véhicule. Une autre partie de cette énergie reste sous forme de chaleur et passe dans l'air ambiant au niveau des gaz d'échappement et du radiateur. Quand le véhicule roule à vitesse constante, son énergie cinétique ne varie pas. Toute l'énergie qu'il reçoit en permanence du moteur est alors transmise à l'air ambiant qui est mis en mouvement (travail mécanique) et se retrouve finalement réchauffé (énergie interne). AFADEC Jean-Michel Morsellino Droits de reproduction réservés 5

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