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Chapitre 1: La production d'électricité |
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I La tension aux bornes d'une bobine électrique
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1) Qu'est ce qu'une bobine électrique ?
Une bobine électrique est un dipole constitué d'un enroulement circulaire (ou cylindrique) de fil électrique.
2) Tension aux bornes d'une bobine isolée
Un voltmètre permet de déterminer qu'une bobine isolée (hors d'un circuit électrique ) possède une tension nulle à ses bornes.
3) Tension aux bornes d'une bobine à proximité d'un aimant immobile
La tension aux bornes d'une bobine située à proximité d'un aimant reste nulle.
4) Tension aux bornes d'une bobine à proximité d'un aimant en mouvement
Dés lors que l'aimant est mis en mouvement une tension apparait aux bornes de la bobine et redevient nulle lorsque l'aimant s'immobilise.
Cette tension prend soit une valeur positive soit une valeur négative:
- Le signe de la tension est différent selon que l'aimant s'approche ou s'éloigne de la bobine.
- Le signe de la tension dépend également du pôle magnétique de l'aimant mis face à la bobine.
II Qu'est-ce qu'un alternateur ?
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Un alternateur correspond à l'association d'une bobine et d'un aimant qui peut tourner.
(A grande échelle, comme dans une centrale électrique l'aimant est remplacé par un électroaimant ).
Lorsque l'aimant tourne, ses pôles magnétiques sud et nord s'approchent puis s'éloignent successivement de la bobine provoquant ainsi l'apparition d'une tension aux borne de cette dernière: la bobine joue alors le rôle de générateur électrique.
Lorsque l'aimant d'un alternateur (ou son électroaimant) est mis en rotation celui-ci possède une énergie cinétique qui est convertie en énergie électrique.
Un alternateur est un convertisseur d'énergie cinétique en énergie électrique.
III La tension et le courant alternatifs
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1) Les tensions et courants continus
Un générateur de tension continue (comme une pile) fournit une tension constante en valeur mais aussi en signe.
Un générateur de tension continue fait circuler un courant continu qui circule toujours dans le même sens (de la borne + vers la borne -)
2) Les tension alternatives
Un alternateur est un générateur qui fournit une tension alternative ainsi qu'un courant alternatif.
Lors du fonctionnement de l'alternateur son aimant (ou électroaimant) est en rotation: le pôle nord magnétique s'approche puis s'éloigne de la bobine puis c'est le tour du pôle sud. Ces successions d'approches puis d'éloignements des deux pôles provoquent la succession de tensions positives puis négatives aux bornes de la bobine.
La tension fournie par un alternateur est dite alternative car elle est alternativement positive puis négative.
3) Les courants alternatifs
La tension aux bornes d'un alternateur prend alternativement des valeurs positives puis négatives car ses bornes changent également de signe.
Le courant électrique qui circule de la borne + vers la borne - change de sens lorsque ces borneschangent de signe:
Le courant circule alternativement dans un sens puis dans un autre.
IV Production d'électricité dans une centrale électrique
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La plupart de centrales électriques produisent de l'électricité grâce à des alternateurs.
La taille des ces alternateurs implique l'utilisation d'électroaimants (plus légers et produisant un champ magnétique plus intense) à la place des aimants.
Pour faire fonctionner ces alternateurs il faut donc mettre en rotation leurs électroaimants en leur transférant de l'énergie cinétique.
Celle-ci peut être transférée de diverse manière:
- A l'aide vapeur d'eau sous pression dans les centrales nucléaires, thermiques et dans certaines centrales solaires.
- A l'aide de l'eau dans les centrales hydroélectriques ou marémotrices.
- A l'aide du vent dans les centrales éolienne. |
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