Date : CHAPITRE 1 : PRODUCTION DE L ENERGIE ELECTRIQUE Mes compétences en fin de chapitre Domaine de compétences Auto-évaluation Evaluation Connaissances : Je dois savoir ou connaître : La partie commune à toutes les centrales électriques : l alternateur L énergie mécanique reçue par l alternateur est convertie en énergie électrique Faire la distinction entre sources d énergie renouvelables ou non Un alternateur produit une tension variable dans le temps Une tension variable dans le temps peut être obtenue par déplacement d un aimant au voisinage d une bobine I Fonctionnement des centrales électriques 1 Etude documentaire Quelle est la partie commune à toutes les centrales électriques? Animations EDF sur le blog de physique chimie : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_production.html 1. Fonctionnement d'une centrale thermique : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_therm/therm_anim_01. html 2. Fonctionnement d'une centrale hydraulique : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_hydro/hydr_anim_01.h tml Page 1 sur 8
3. Fonctionnement d'une centrale nucléaire : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_nuc/nuc_anim_02.html 4. Fonctionnement d'une centrale biomasse : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_bio/bio_anim_01.html 5. Fonctionnement d'une centrale éolienne : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_eol/eol_anim_01.html 2. Définitions L alternateur est la partie commune à la plupart des centrales électriques. Page 2 sur 8
II Comment est produite l'énergie électrique que nous consommons? 1. Principe de la production d'électricité Page 3 sur 8
a) La plie Volta est un empilement de disques de zinc et de cuivre séparés par un disque imbibé d eau salée. b) En 1820 Oersted découvre qu une aiguille aimantée placée à proximité d un fil conducteur dévie lorsqu on branche le fil aux bornes de la pile. c) Une application de la découverte d Oersted est le télégraphe. d) Expérience de Michael Faraday : il introduit (ou retire) un aimant dans une bobine et il détecte le passage d un courant dans cette bobine à l aide d un galvanomètre (ampèremètre). e) Les deux éléments de l expérience sont l aimant et la bobine. f) g) Cette expérience est primordiale car elle permet de produire du courant électrique sans utiliser de pile. h) 2. Définition La production d'énergie électrique nécessite la présence d'un alternateur : celuici convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Page 4 sur 8
III L alternateur 1. Etude de la dynamo d'un vélo : un mini alternateur a) Production d une tension électrique : le galet tourne en frottant sur la roue, et entraîne l alternateur. Page 5 sur 8
b) Lorsque l on fait tourner le galet contre la roue, on crée de l énergie mécanique. c) la partie 2 de la dynamo est constituée par une tige et un aimant. d) La partie 3 est constituée par une bobine de fil de cuivre. e) Fonctionnement d un alternateur : le galet tourne en frottant sur la roue, entraîne l aimant qui tourne près de la bobine : cela crée une tension électrique dans la bobine. f) L alternateur fournit de l énergie électrique. g) Voir propriétés ci-dessous h) 2. Définitions Un alternateur est constitué de deux parties :. le rotor (galet + aimant), dispositif tournant qui comporte un aimant. le stator, dispositif fixe (statique) qui comporte une bobine de fil de cuivre La mise en mouvement d'un aimant au voisinage d'une bobine (enroulement de fil de cuivre) produit, aux bornes de la bobine une tension électrique et un courant si le circuit est fermé. La tension aux bornes d un alternateur est variable et alternative. Variable : elle varie, elle ne garde pas la même valeur Alternative : elle prend des valeurs positives et négatives Page 6 sur 8
IV Production industrielle de courant 1. Animations EDF sur le blog de physique chimie Pour fonctionner un alternateur a besoin d'une énergie au départ. D'où peut venir cette énergie qui va servir à faire tourner la turbine qui va entraîner le rotor de l'alternateur? http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_production.html 1. Fonctionnement d'une centrale thermique : http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_therm/therm_anim_01. html 2. Fonctionnement d'une centrale hydraulique http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_hydro/hydr_anim_01.h tml 3. Fonctionnement d'une centrale nucléaire http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_nuc/nuc_anim_02.html 4. Fonctionnement d'une centrale biomasse http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_bio/bio_anim_01.html 5. Fonctionnement d'une centrale éolienne http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_eol/eol_anim_01.html 6. Fonctionnement d'une centrale géothermique http://www.edf.com/html/panorama/transversal/media_geo/geo_anim_01.html 3. Définitions Les centrales produisent de l'énergie électrique en utilisant une source d'énergie dite primaire. Cette source primaire fait tourner une turbine qui entraîne l alternateur. Page 7 sur 8
On classe les sources d'énergie primaire en deux catégories : les énergies non renouvelables : pétrole, charbon, uranium les énergies renouvelables : Eau, vent, géothermie et Soleil Remarque : Les centrales solaires ne fonctionnent pas avec un alternateur mais produisent de l'énergie électrique à partir de l'énergie solaire. 4. Conversions d énergie Diagrammes énergétiques d une centrale : Page 8 sur 8