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Deux siècles d'énergie électrique, Pour faire fonctionner un…
Deux siècles d'énergie électrique
Début du XXe siècle
La physique quantique
la lumière : un ensemble de photons
énergie quantifiée (=définis) : inversement proportionnelle à la longueur d'onde de la lumière
Quantification d’énergie représentée sur des diagrammes d’énergie
Permet d'expliquer l'effet photoélectrique = production d'électricité à partir de matériaux absorbant de la lumière (par Albert Einstein et Max Planck)
Raie colorée (spectre d’émission de l’atome) = émission d'un photon = perte d'énergie d'un atome excité = passage d’un niveau d’énergie à un niveau d’énergie inférieur
Dans le cas d’un spectre d’absorption, l'énergie d’un photon correspondant à une longueur d’onde se traduit par une bande noire sur un spectre de fond coloré, et dans le cas d’une émission, par une bande de couleur sur un spectre de fond noir.
Les semi-conducteurs
propriété conducteur = l'électricité est conduite car bande de conduction et bande de valence se chevauchent
propriété isolante = l'électricité n'est pas conduite car bande interdite infranchissable
propriétés de conducteur et d'isolant : une bande interdite franchissable grâce à l'absorption de photons
capteurs photovoltaïques
matériau semi-conducteur
spectre d'absorption recouvrant au maximum celui de l'émission solaire
absorption de photons produisant de l'électricité
XIXe siècle
L'alternateur et son fonctionnement
Il faut mettre en mouvement un aimant proche de bobines, le mouvement de l'aimant fait changer le champ électrique.
Le changement de champ électrique fabrique du courant dans les bobines. Ce courant alors électrique peut être utiliser pour allumer une lampe par exemple.
L'alternateur est un objet que l'on retrouve dans plusieurs machine : Voiture pour alimenter la batterie,mais aussi les éoliennes ou centrales électriques.
L'arbre de l'alternateur tourne sur des roulements, ce qui crée des frottements. Ces frottements peuvent consommer une part de l'énergie mécanique, faisant baisser le rendement d'un alternateur. On parle alors de force non conservatrice ( car l'énergie mécanique ne se conserve pas).
mise en évidence du lien entre l'électricité et le champ magnétique
puis, faraday élabore une expérience ou une pile est relie a un cylindre entouré de fil de cuivre (génère un champ magnétique a l'intérieur du cylindre) et lorsqu'il bouge le cylindre de l'électivité est produite a partir du champ magnétique
donc on peut créer de l'énergie électrique a partir de l'énergie magnétique grâce a de l'énergie mécanique(mouvement de l'objet)
première expérience qui visait a mettre un champ magnétique a coté de câble électrique pour voir si un courant se créait, mais rien ne c'est passé
Fin du XXe siècle
Panneau solaire
Cellules photovoltaïques
Semi-conducteurs
Types différents afin d'absorber plus de rayons lumineux (spectres d'absorption différents)
Choisi aussi par rapport à leur rendement
Exemples de semi-conducteurs : silicium cristallin, silicium cristallin modifié (plus efficaces pour les longues ondes) et silicium amorphe (petites ondes)
= élément présent dans une cellule photovoltaïque et qui permet de transformer l'énergie lumineuse (soleil) en énergie électrique
Rendement lié à leur puissance électrique mais perte d'énergie (notamment sous forme thermique)
Un peu d'Histoire : Première cellule photovoltaïque en 1954 et en 2015, inauguration de la plus grande centrale photovoltaïque d'Europe (Bordeaux)
Branchées en dérivation, la puissance électrique qu'elles délivrent est liée à la tension et l'intensité du circuit
Ainsi on peut trouver la puissance en Watt et la résistance en Ohm => Ce qui permet de choisir le meilleur matériel pour un rendement plus efficace
Dispositif permettant de produire de l'énergie électrique grâce à l'énergie solaire (rayonnements)
Pour faire fonctionner un alternateur il faut :