Fiche de révision : Deux siècles d’énergie électrique

📋 Plan du Cours

1. Induction électromagnétique et alternateur
2. Énergie solaire et photovoltaïque

📖 1. Induction électromagnétique et alternateur

🔑 Notions clés & Définitions

• Induction électromagnétique : Apparition d’un courant électrique dans un conducteur en mouvement par rapport à un champ magnétique.
• Alternateur : Convertisseur d’énergie mécanique en énergie électrique reposant sur l’induction électromagnétique et constitué d’un stator et d’un rotor.

★ À maîtriser

• L’induction électromagnétique convertit une énergie mécanique en énergie électrique lorsqu’un conducteur et un champ magnétique sont en mouvement l’un par rapport à l’autre.

📌 Le stator de l’alternateur est la partie fixe constituée de bobines conductrices en cuivre, tandis que le rotor est la partie mobile composée d’aimants.

📐 Formule - Le rendement r de l’alternateur vérifie $r = \frac{P_u}{P_f}$, où $P_u$ est la puissance électrique utile et $P_f$ la puissance mécanique fournie.

Compléments

• En 1831, Michael Faraday a découvert le phénomène d’induction électromagnétique.

• En 1865, James Maxwell a théorisé le phénomène d’induction électromagnétique.

📌 Le rendement d’un alternateur est toujours inférieur à 1 en raison des pertes d’énergie sous forme thermique.

📐 Formule - La fréquence f du courant fourni par un alternateur vérifie $f = N \cdot \omega$, où N est le nombre d’aimants du rotor et ω sa vitesse de rotation.

💡 Astuce mémo

Mouvement relatif → induction → courant électrique

📖 2. Énergie solaire et photovoltaïque

🔑 Notions clés & Définitions

• Semi-conducteur : Matériau isolant capable de conduire le courant électrique sous l’effet d’une excitation extérieure suffisamment importante.
• Effet photoélectrique : Interaction entre la lumière et la matière au cours de laquelle un rayonnement électromagnétique suffisamment énergétique met en mouvement des électrons à la surface d’un matériau.
• Capteur photovoltaïque : Dispositif composé de nombreuses cellules photovoltaïques et convertissant une énergie radiative lumineuse en énergie électrique.

★ À maîtriser

• La plupart des capteurs photovoltaïques sont constitués de silicium et ont un rendement d’environ 20 à 25 %.

Compléments

• Les spectres d’absorption varient selon les matériaux semi-conducteurs, qui n’absorbent donc pas les mêmes ondes électromagnétiques.

• Pour augmenter le rendement photovoltaïque, on multiplie les jonctions entre différents types de semi-conducteurs afin d’élargir le spectre d’absorption du capteur.

💡 Astuce mémo

Lumière → semi-conducteur → jonction → électricité

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des convertisseurs