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
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.
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.
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. 1.4. 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.
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. 1.6. Conclusions.
2. Les différents types de transformation d énergie. 2.1. Transformation de l énergie électrique en énergie mécanique. 2.2. Transformation de l énergie mécanique en énergie Un alternateur ou une dynamo transforme l énergie mécanique qu il reçoit en énergie
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
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. 2.6. 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.
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.