ENERGIE ELECTRIQUE ET PUISSANCE

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energie électrique

Tout circuit électrique comporte un générateur qui met les charges en mouvement:  Le générateur fournit de l'énergie électrique.  L'unité de mesure de l'énergie est le joule (symbole J).  Par exemple, l'énergie potentielle contenue dans un nuage d'orage représente environ 1000 milliards de joules.  Un adulte doit absorber environ 10 000 000 de joules par jour.  Les appareils électrique consomment de l'énergie électrique et la transforment en énergie utile et en chaleur.  Par exemple, un ventilateur transforme l'énergie électrique fourni par le secteur (220 volts) en énergie mécanique (ça tourne) et en chaleur (ça chauffe un peu aussi).  Un grille pain transforme l'énergie électrique en chaleur.  Dans ce cas, la chaleur dissipée est utile alors que dans le cas du ventilateur, la chaleur dissipée est de l'énergie perdue (effet joule).

puissance électrique

La puissance électrique d'un appareil est l'énergie consommée par cet appareil par unité de temps (en une seconde).  La puissance s'exprime en watts (symbole W).  L'énergie électrique consommée par un appareil = puissance de l'appareil (en watt) x temps d'utilisation (en secondes).  On exprime l'énergie électrique aussi en watt-heure (symbole wh).  Une lampe de 60 watt consomme, pendant une heure, une énergie de 60 wh et pendant 24 h  une énergie de 60x24 wh = 1440wh.  EDF détermine l'énergie consommée en kwh (kilo-watt-heure).  1 kilo-watt-heure=1000 watt-heure.  Par exemple si EDF facture 0,80 F par kwh alors une ampoule de 60w allumée pendant 24h sera facturée: 1,440 x 0,80 = 1,15 F.  Un convecteur électrique (chauffage) de puissance 1000 w sous tension pendant 24h sera facturé 19 F 20c ... Voici quelques valeurs de puissances:
 

calculette	radio	télévision	frigo.	fer à repasser	TGV
0,1 10-3 W	5 W	100 W	150 W	1200 W	8 800 000 W

Effet joule

On appelle effet Joule la transformation d'énergie électrique en chaleur ou en chaleur et en lumière.  Une ampoule allumée consomme de l'énergie électrique et la transforme en lumière (qui nous éclaire) et en chaleur (c'est chaud).  Cette perte d'énergie en chaleur diminue le rendement des appareils électriques dont la fonction n'est pas de fournir de la chaleur.  Par exemple le rendement d'une ampoule de 100w n'est que de 15%.  Cela signifie que 15 joules sur 100 joules sont utilisés pour éclairer.  Le reste est perdu en chaleur.
C'est le physicien anglais James Prescott Joule (1818-1889) qui mit en évidence l'effet calorique du courant électrique.  Il participa à la révolution industrielle du XIXe siècle en mettant au point des machines électriques qui révolutionnèrent les méthodes de travail et de production. C'est lui qui montra que l'énergie calorifique dissipée par un appareil électrique est proportionnelle au carré de l'intensité du courant qui le traverse.
Une page  pour en savoir plus sur ce physicien sur un site américain.
Une page sur James Watt (aussi en anglais)
 

James Watt (1736-1819), physicien écossais,  quant à lui a consacré toute sa vie à améliorer des machines à vapeur.

sources d'énergie: les carburants fossiles

La production électrique mondiale repose sur l'exploitation de combustibles fossiles et donc non renouvelables:  le charbon, le gaz naturel, le pétrole.  En effet, ces combustibles ont un cycle de renouvellement de plusieurs millions d'années. Ils proviennent de l'action de bactéries et de la pression terrestre exercées sur les résidus organiques qui vivaient il y a des millions d'années.  Leur énergie provient donc du soleil:  Elle a été emmagasinée sous forme d'énergie potentielle par la photosynthèse (lumière + dioxyde de carbone = eau +  composés organiques).  Les carburants fossiles posent deux problèmes: Ils sont non renouvelables et leur combustion, nécessaire à la production d'électricité, produisent du dioxyde de carbone et des fumées ce qui polluent l'atmosphère terrestre et entraîne un réchauffement de la planète.

source d'énergie: l'énergie nucléaire

L'énergie nucleaire est un énergie non polluante lors de son utilisation car il n'y a pas rejet dans l'atmosphère de gaz polluants.  Elle peut assurer nos besoins pendant des siècles.  Elle soulève cependant un grave problème pour l'environnement.  La fission nucléaire (1) produit des déchet radioactifs qu'on est obligé de stoker sans être sûr de la stabilité de ces déchets (2) elle peut être la cause de catastrophes comme celle de Tchernobyl.

source d'énergie : Les énergie propres ou énergie renouvelables:
énergie solaire, énergie hydroélectrique, énergie éolienne et géothermique.

Les centrales thermiques qui brûlent les carburants fossiles produisent des gaz polluants, les centrales nucléaires produisent des déchets radioactifs qui représentent un danger pour notre environnement.  Les énergies renouvelables représentent la seule alternative si nous voulons préserver l'environnement.  Les centrales hydroélectriques utilisent l'énergie potentielle de l'eau emmagasinée dans un réservoir pour faire tourner les turbines.  L'hydroélectricité fournit 3% des besoins mondiaux d'énergie.  L'énergie éolienne utilise l'énergie cinétique du vent pour produire de l'électricité.   Ce sont des éoliennes, constituées d'une hélice placée en haut d'un pylône, qui transmet l'énergie du vent aux turbines chargées de produire l'électricité.  Une centrale éolienne regroupe un grand nombre de ces appareils.  La centrale solaire transforme l'énergie du soleil en énergie électrique grâce à des piles solaires (petits capteurs) montées en séries sur des panneaux.  On peut également utiliser l'énergie thermique de roches en fusion dans le sous sol dans les régions volcaniques.  Cette énergie thermique produit de la vapeur qui met en mouvement les turbines de la centrale géothermique (On en trouve par exemple en Islande).
 

Il existe aussi des centrales qui utilisent l'énergie des vagues  crées par le vent.  Ces vagues entraînent des turbines.  Ces systèmes sont utilisées dans les mers et les grands lacs.  On peut également utiliser l'énergie des marées pour faire tourner les turbines.
 
 
 
 
 
 

sur notre site:  article sur l'énergie solaire

sur notre site: dossier production de l'électricité

LIENS:

Un site américain consacré à l'énergie (en anglais)

Un site consacré aux éoliennes

dossier énergie proposé par EDF. Une BD, des articles et un quizz ..

articles du Monde sur l'énergie nucléaire (site proposé par encarta en ligne)