Fiche de révision : Énergie et histoire de l’électricité

📋 Plan du Cours

1. Induction électromagnétique
2. Courant électrique et magnétisme
3. Conversions et chaînes énergétiques
4. Ressources et formes d’énergie
5. Unités et rendement énergétique
6. Puissance et consommation

📖 1. Induction électromagnétique

★ À maîtriser

• Un champ magnétique variable à proximité d’un fil conducteur induit un courant électrique dans ce fil.

Compléments

• Lorsque l’aimant et la bobine sont immobiles l’un par rapport à l’autre, la tension aux bornes de la bobine est nulle.

• Avec deux fois moins de spires dans la bobine, la tension produite est deux fois moins grande.

📖 2. Courant électrique et magnétisme

★ À maîtriser

• En 1820, Hans-Christian Œrsted observe qu’un courant dans un fil dévie l’aiguille d’une boussole placée à proximité.

• Une spire parcourue par un courant se comporte comme un aimant. - Ampère

📌 Deux bobines parcourues par des courants s’attirent ou se repoussent selon que leurs courants circulent dans le même sens ou dans des sens opposés. - Ampère

Compléments

• Inverser le sens du courant dans le fil inverse le sens de déviation de l’aiguille de la boussole.

• Augmenter l’intensité du courant dans le fil augmente l’amplitude de la déviation de l’aiguille de la boussole.

📖 3. Conversions et chaînes énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Induction électromagnétique : Apparition d’un courant électrique dans une bobine provoquée par le mouvement relatif d’un aimant et de cette bobine.

📝 Points essentiels

• En 1831, Michael Faraday montre que le mouvement relatif d’un aimant et d’une bobine provoque l’apparition d’un courant électrique dans le fil de la bobine.

📖 4. Ressources et formes d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie primaire : Source d’énergie directement obtenue et exploitable par les humains à partir de leur environnement.

★ À maîtriser

📌 Une énergie de stock correspond à une matière première présente en quantité prédéfinie sur Terre, tandis qu’une énergie de flux provient d’un flux de matière ou de rayonnement qu’on ne peut pas stocker.

• Les formes d’énergie sont :
  • l’énergie chimique
  • l’énergie nucléaire
  • l’énergie mécanique
  • l’énergie électrique
  • l’énergie lumineuse ou radiative
  • l’énergie thermique

Compléments

📌 Une énergie est dite secondaire lorsqu’elle résulte d’une transformation volontaire, comme l’énergie électrique.

• Une énergie primaire est dite renouvelable si ses réserves ne s’épuisent pas de façon significative à l’échelle de temps de son exploitation.

• Les combustibles fossiles sont :

  • le pétrole
  • le charbon
  • le gaz

• Les combustibles fossiles ont une grande densité énergétique et sont faciles à extraire, stocker, transporter et exploiter.

• Les combustibles fossiles sont non renouvelables, produisent beaucoup de gaz à effet de serre et polluent l’air.

• Le pétrole, le charbon, le gaz et la biomasse sont classés comme énergies de stock, tandis que le soleil, le vent, l’eau et la géothermie sont classés comme énergies de flux.

💡 Astuce mémo

Le stock est une réserve finie ; le flux arrive continuellement.

📖 5. Unités et rendement énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Convertisseur d’énergie : Dispositif qui fonctionne à partir d’une forme d’énergie et en produit une autre.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le rendement est le rapport entre l’énergie utile et l’énergie reçue : $r = \frac{E_{utile}}{E_{reçue}}$.

• Le rendement est compris entre 0 et 1 ; plus il est élevé, plus l’énergie convertie est proche de l’énergie reçue et moins les pertes sont importantes.

Compléments

• Une chaîne énergétique représente une conversion sous la forme ressource d’énergie → forme d’énergie reçue → convertisseur → forme d’énergie utile après conversion, avec la forme d’énergie perdue lors de la conversion.

• L’énergie perdue lors d’une conversion est dissipée sous forme de chaleur dans l’environnement du convertisseur.

📐 Formule - L’équivalence entre wattheure et joule est $1\ \mathrm{Wh} = 3600\ \mathrm{J}$.

📐 Formule - L’équivalence entre kilowattheure et joule est $1\ \mathrm{kWh} = 1000\ \mathrm{Wh} = 3{,}6\times10^6\ \mathrm{J}$.

• Une tonne équivalent pétrole (TEP) correspond à 4,1868 × 10¹⁰ J.

📖 6. Puissance et consommation

★ À maîtriser

📌 La puissance indiquée sur un appareil représente l’énergie consommée en une seconde, tandis que la consommation d’énergie dépend aussi de la durée d’utilisation.

📐 Formule - L’énergie consommée est égale à la puissance multipliée par la durée d’utilisation : $E = P\times\Delta t$.

Compléments

• Si la puissance est exprimée en watts et la durée en secondes, l’énergie est exprimée en joules ; si la durée est en heures, elle est exprimée en wattheures, ou en kilowattheures lorsque la puissance est en kilowatts.

• En 2017, l’industrie, les transports et l’habitat représentent chacun 29 % de la consommation finale mondiale d’énergie, l’agriculture et la pêche 2 %, et les autres secteurs 11 %.

• En 2017, la consommation finale mondiale d’énergie est indiquée comme égale à 4,07 × 10²⁰ J.

• Des unités d’énergie différentes peuvent être utilisées pour obtenir des nombres plus faciles à manipuler.