Fiche de révision : Énergie et mesures électriques

📋 Plan du Cours

1. Mesures électriques et puissance
2. Définition et conservation de l’énergie
3. Puissance et unités énergétiques
4. Stocks et flux énergétiques
5. Bilans énergétiques et diagramme de Sankey

📖 1. Mesures électriques et puissance

★ À maîtriser

• Un ampèremètre mesure l’intensité en ampères et se branche en série après ouverture du circuit.

• Un voltmètre mesure la tension en volts et se branche en dérivation aux bornes du dipôle.

📐 Formule - La puissance électrique reçue par un dipôle vérifie $P = U \times I$, avec P en watts, U en volts et I en ampères.

• Dans le circuit 1, la lampe reçoit 11,76 V et 1,32 A, soit 22,6 W ; dans le circuit 2, elle reçoit 0,043 V et 0,05 A, soit 2,15 × 10⁻³ W.

Compléments

📌 Pour mesurer une intensité ou une tension, on commence par le plus grand calibre puis on ajuste le calibre pour obtenir une valeur précise.

💡 Astuce mémo

Ampèremètre en série, voltmètre en dérivation

📖 2. Définition et conservation de l’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie : Capacité d’un système à agir sur un autre système afin de modifier son état, par exemple sa vitesse, son temps ou son aspect.

★ À maîtriser

• L’énergie se conserve et doit être transformée pour devenir utilisable par l’Homme.

• L’unité de l’énergie dans le Système international est le joule, de symbole J.

Compléments

📐 Formule - L’équation aux dimensions de l’énergie est $E = M \cdot L^2 \cdot T^{-2}$, où M désigne la masse, L la longueur et T le temps.

💡 Astuce mémo

L’énergie se conserve → il faut la transformer pour l’utiliser

📖 3. Puissance et unités énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Puissance : Débit d’énergie, c’est-à-dire l’énergie consommée ou produite par unité de temps.

★ À maîtriser

📐 Formule - La puissance s’exprime en watts, avec $1\ \mathrm{W} = 1\ \mathrm{J\cdot s^{-1}}$.

📐 Formule - L’énergie E produite ou consommée par une puissance moyenne P pendant une durée Δt vérifie $E = P \times \Delta t$, avec E en joules, P en watts et Δt en secondes.

Compléments

• La tonne d’équivalent pétrole (tep), utilisée dans le contexte économique, vaut 4,1868 × 10¹⁰ J ; un baril de pétrole de 159 litres fournit environ 0,14 tep.

• Le kilowatt-heure (kWh) est une unité commerciale d’énergie électrique correspondant à l’énergie consommée ou produite en une heure par un appareil de puissance moyenne égale à 1 kW.

• Une calorie vaut 4,181 J et mesure les échanges de chaleur ; en nutrition, une Calorie vaut 1 kcal, soit 4180 J.

• L’électron-volt est l’énergie acquise par un électron accéléré par une tension de 1 V et vaut 1,602 × 10⁻¹⁹ J.

📖 4. Stocks et flux énergétiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Stock énergétique : Quantité d’énergie en réserve sous différentes formes, notamment chimique ou potentielle.
• Flux énergétique : Quantité d’énergie transférée d’un stock à un autre par unité de temps.

📝 Points essentiels

📌 Le charbon est donné comme exemple d’énergie de stock ou fossile, tandis que l’éolien est donné comme exemple d’énergie de flux.

• Le cours indique que les flux énergétiques sont renouvelables, tandis que les stocks énergétiques s’amenuisent au cours du temps.

💡 Astuce mémo

Le stock s’épuise, le flux se renouvelle

📖 5. Bilans énergétiques et diagramme de Sankey

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de Sankey : Représentation des flux par des flèches dont la largeur est proportionnelle à la quantité d’énergie transférée, mettant en évidence les transferts majeurs, les apports et les pertes.
• Soutes internationales : Consommation d’énergie des navires et des avions assurant des liaisons internationales, soustraite des approvisionnements d’un pays pour calculer sa consommation intérieure.

★ À maîtriser

• En France, en 2020, les ressources primaires totalisaient 2 657 TWh et les consommations finales 1 633 TWh, selon les données du Datalab, Chiffres clés de l’énergie - Édition 2021 - Ministère de la transition écologique.

• La production nucléaire comptabilisée en énergie primaire inclut la chaleur de réaction, dont les deux tiers sont perdus lors de sa conversion en électricité.

Compléments

• Les soutes internationales sont gérées par l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI) et l’Organisation maritime internationale (OMI).

💡 Astuce mémo

Des flèches de largeur variable montrent les transferts et les pertes