Fiche de révision : Énergie électrique et photovoltaïque

📋 Plan du Cours

1. Courant électrique et induction magnétique
2. Alternateur et rendement énergétique
3. Photons et niveaux d’énergie atomiques
4. Bandes d’énergie et matériaux électriques
5. Cellules photovoltaïques et puissance électrique
6. Préfixes et caractéristiques électriques

📖 1. Courant électrique et induction magnétique

★ À maîtriser

• L’expérience d’Oersted met en évidence qu’un fil parcouru par un courant électrique génère un champ magnétique.

📌 Un champ magnétique crée un courant induit dans une bobine lorsque l’aimant ou l’électro-aimant est en mouvement relatif par rapport à la bobine.

Compléments

• Si l’aimant est fixe par rapport à la bobine, l’ampèremètre ou le galvanomètre ne détecte aucun courant électrique.

📖 2. Alternateur et rendement énergétique

★ À maîtriser

• Le principe de fonctionnement d’un alternateur repose sur l’induction électromagnétique.

📌 Dans un alternateur, la partie fixe est le stator et la partie mobile est le rotor ; ces parties correspondent respectivement à la bobine et à l’aimant ou à l’électro-aimant.

📐 Formule - Le rendement énergétique d’un alternateur vérifie $\eta = \frac{E_{\mathrm{utile}}}{E_{\mathrm{fournie}}} = \frac{P_{\mathrm{utile}}}{P_{\mathrm{fournie}}}$.

Compléments

• Un alternateur réalise une conversion d’énergie et présente des pertes d’énergie, mais leur nature n’est pas précisée dans la fiche.

📖 3. Photons et niveaux d’énergie atomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Photon : Un photon est un quantum de lumière dont l’énergie vérifie $E = \frac{h c}{\lambda}$.

★ À maîtriser

• L’énergie des atomes est quantifiée.

📌 L’absorption d’un photon augmente l’énergie de l’atome, tandis que l’émission d’un photon la diminue.

Compléments

• Le passage d’un atome d’un niveau d’énergie à un autre s’accompagne de l’absorption ou de l’émission d’un photon.

• La différence d’énergie entre deux niveaux traversés par un atome correspond à l’énergie du photon absorbé ou émis.

• Un spectre de raies d’émission, obtenu après dispersion de la lumière par un prisme, correspond à des photons émis par des atomes lors de leur désexcitation.

💡 Astuce mémo

Absorption : l’énergie atomique monte ; émission : elle descend

📖 4. Bandes d’énergie et matériaux électriques

📝 Points essentiels

📌 Les matériaux isolants, semi-conducteurs et conducteurs se distinguent par leurs propriétés électriques et par leurs schémas de bandes de valence et de conduction.

📖 5. Cellules photovoltaïques et puissance électrique

★ À maîtriser

• Une cellule photovoltaïque est constituée de semi-conducteurs.

📐 Formule - La puissance électrique fournie par une cellule photovoltaïque vérifie $P = U \times I$, avec P en watts, U en volts et I en ampères.

Compléments

• Une cellule photovoltaïque réalise une conversion d’énergie, dont la nature précise n’est pas indiquée dans la fiche.

📖 6. Préfixes et caractéristiques électriques

★ À maîtriser

• Pour déterminer la puissance maximale d’une cellule photovoltaïque, on lit l’intensité de court-circuit Icc et la tension en circuit ouvert Uco sur I(U), puis on repère Im et Um au point optimal sur P(U) et on calcule Pmax.

Compléments

• Les préfixes à connaître sont :
  • kilo
  • méga
  • giga
  • nano
  • micro
  • milli