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L'Energie Eolienne

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Qualité des réseaux électriques et efficacité énergétique

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Pompe à chaleur géothermique

Pompe à chaleur géothermique - Chauffage et rafraîchissement en maison individuelle
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L'installation électrique dans l'habitat existant

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Choisir une énergie renouvelable adaptée à sa maison


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dimanche 10 janvier 2016

Tension électrique


1)Tension électrique


Notion de tension électrique:


La borne négative d'une pile possède un excès d'électrons alors que ces électrons sont en défaut à la borne positive. La grandeur qui représente la concentration des charges est appelée "potentiel électrique".
Entre les 2 bornes P et N de la pile il existe donc une "différence de potentiel" (notée VP-VN) ou "tension électrique" (notée UPN)
C'est à cause de cette différence de potentiel que la pile est capable de mettre en mouvement les électrons libres, on parle alors de "force électromotrice" de la pile.
Remarque: L'altitude d'un lieu ne peut se définir que par rapport à une altitude repère (niveau de la mer, niveau d'un aérodrome...)
De même, le potentiel en un point ne peut se définir que par sa différence avec un potentiel de référence ("masse" du circuit, potentiel de la borne négative...)

Puissance et énergie

Puissance et énergie 




  Notion de puissance électrique
Lorsqu'on fait fonctionner diverses lampes à incandescence normalement, c'est-à-dire sous leur 
tension nominale, on s'aperçoit que certaines éclairent mieux que d'autres.
Une lampe de projecteur de diapositives (24V) éclaire plus que la lampe d'un lustre dont la tension 
est 230V. La grandeur en relation avec l'éclairement de ces lampes, ce n'est ni la tension, ni l'intensité 
mais la puissance électrique. Cette puissance s'exprime en watt (symbole W). 
La puissance électrique est fournie par le générateur et elle est consommée par le récepteur.
La puissance nominale d'un récepteur est la puissance consommée par l'appareil en fonctionnement 
normal. Elle est en général indiquée par le fabricant.

PuissanceAppareils
1mW = 10-3W
 montre - DEL laser
 calculatrices
1W 
 lampe de poche
 tube fluorescent
 lampe à incandescence
1kW (kilowatt) = 103W
 appareil électroménager
 installation électrique domestique
1MW (mégawatt) = 106W
 moteur de TGV
1GW (gigawatt) = 109W
 centrale électrique
1TW (térawatt) = 1012W
1PW (petawatt) = 1015W
 futur laser "petawatt" du CEA

  Relation entre puissance, tension et intensité
Puissance en courant continu
Branchons l'appareil étudié (lampe 12V - 21W) aux bornes d'un générateur  et réglons la tension 
à la valeur nominale U= 12V. Mesurons l'intensité I qui traverse la lampe.

On constate que le produit U x I = 12V x 1,5 A = 21 x V x A
La puissance P consommée par un appareil en courant continu est égale au produit 

de la tension U à ses bornes par l'intensité I du courant qui le traverse.
 P = UI 
P: puissance en watt
U: tension en volt
I: intensité en ampère
  Puissance en courant alternatif
Si on remplace dans l'expérience précédente le générateur de tension continue par
une générateur de tension
alternative, on obtient les mêmes résultats. Remarque: U et I représentent les valeurs efficaces
de la tension et de l'intensité.

Mais si on effectue l'expérience avec un moteur à la place de la lampe, on s'aperçoit que
le produit UI ne représente plus la puissance du moteur.
La présence de bobines dans le moteur entraîne un déphasage (décalage) 

entre la tension et l'intensité: L'intensité n'est pas maximale en même temps que la tension.
 Ce déphasage se mesure par un angle (f). Il intervient dans le calcul de la puissance:
P = UI cos(f)

En définitive, la relation P = UI peut être utilisée en alternatif pour les appareils de chauffage
et d'éclairage qui n'entraînent aucun déphasage mais elle est fausse pour les moteurs (P< UI)

  Mesure de la puissance
En tension continue, on peut calculer la puissance à partir de la tension et de l'intensité.
On n'a pas besoin
d'un appareil pour mesurer la puissance.
En alternatif, lorsque la relation P= UI n'est plus applicable, un appareil de mesure s'impose.
Il s'agit du wattmètre
  Énergie
  Notion d'énergie
Définition: Un système possède de l'énergie s'il est capable de fournir du travail mécanique ou son équivalent...
Un moteur électrique exerce des forces qui peuvent déplacer des objets: Il fournit du travail mécanique
donc il possède de l'énergie.
Cette énergie provient du générateur qui fait circuler le courant c'est-à-dire qui met en mouvement les charges électriques par sa force électromotrice.Le générateur possède donc de l'énergie que l'on qualifie d'électrique.
Le moteur reçoit cette énergie électrique et la transforme en énergie mécanique.
  Transformation de l'énergie
Un récepteur est un appareil qui transforme l'énergie électrique en une autre forme d'énergie

Énergie consomméeRécepteur Énergie utile fournie
Énergie électrique Radiateur électrique thermique (chaleur)
 Lampe électrique rayonnante (lumière)
 Moteur électrique mécanique (travail)
 Accumulateur en charge chimique
 Transformateur électrique

Un générateur est un appareil qui transforme en énergie électrique une autre forme d'énergie

Énergie consomméeGénérateurÉnergie utile fournie
 mécanique (travail) Dynamo, alternateurÉnergie électrique
 chimique Pile, accumulateur
 rayonnante (lumière) Photopile
 thermique (chaleur) Thermocouple
 électrique Transformateur

  Conservation de l'énergie. Rendement
L'énergie ne se perd pas au cours d'une transformation. Elle se conserve.
Un radiateur électrique transforme la totalité de l'énergie électrique qu'il reçoit en chaleur.
Un moteur électrique ne transforme pas la totalité de l'énergie qu'il consomme en énergie mécanique. Il produit également de la chaleur.
L'énergie électrique consommée est égale à la somme de l'énergie mécanique et de l'énergie thermique fournie.
Le rendement énergétique est égal au rapport de l'énergie utile fournie et de l'énergie totale consommée.

  Énergie électrique
  Puissance et énergie
Un appareil puissant fournit beaucoup d'énergie en peu de temps.
La puissance consommée par un appareil est l'énergie qu'il consomme pendant l'unité de temps.
L'énergie électrique consommée par un appareil est égale au produit de sa puissance P consommée par la durée t de son fonctionnement
  Unités d'énergie
Unité légale d'énergie (système international)
P est exprimée en watt (W)
                                                           E est exprimée en joule (J)
t est exprimée en seconde (s)
Unité usuelle d'énergie électrique
P est exprimée en watt (W)
                                                           E est exprimée en watt-heure (Wh)
t est exprimée en heure (h)
1 Wh = 3600 J
  Mesure de l'énergie 
L'énergie consommée par une installation domestique est mesurée par un compteur d'énergie