Les centrales électriques

Production de l’énergie électrique

I- Les sources d’énergie

*Les sources d’énergie non renouvelables:

Le pétrole, le charbon et le gaz naturel sont des combustibles dits «  fossiles », car ils se sont formés et accumulés sous terre pendant des millions d’années. A l’heure actuelle, on en consomme de telles quantités qu’il ne faudra que quelques dizaines d’années pour épuiser les réserves.

La vitesse de formation de ces énergies est infiniment plus faible que leur vitesse de consommation.

L’uranium, métal extrait du sol est aussi une source d’énergie non renouvelable.

*Les sources d’énergie renouvelables:

Ce sont les énergies produites par le Soleil ( énergie solaire), le vent ( énergie éolienne), l’eau ( énergie hydraulique) ou la terre ( géothermie).

Elles sont inépuisables à notre échelle et non polluantes, contrairement aux précédentes, qui produisent d’énormes quantités de dioxyde de carbone ou de déchets radioactifs.

II- Partie commune aux différents types de centrales

Les différents types de centrales qui fournissent de l’énergie électrique aux usagers, utilisent une source d’énergie primaire.

Cette source primaire est:

*l’eau pour les centrales hydrauliques

*le charbon, le gaz ou le pétrole ( combustibles fossiles) pour les centrales thermiques

*l’uranium pour les centrales nucléaires

Dans le cas des centrales solaires thermiques, la source d’énergie primaire est le Soleil.Dans le cas des centrales éoliennes, l’énergie primaire est le vent et les pales des éoliennes jouent le rôle de turbines.

Toutes ces centrales ont une partie commune: l’alternateur, qui fournit l’énergie électrique. Il doit pour cela être couplé à une turbine en rotation ( une turbine est une grosse roue munie de pales ou d’aubes).

Cf activité documentaire:
centrales

 

Ainsi, l’alternateur est la partie commune à toutes les centrales électriques. L’énergie mécanique reçue par l’alternateur est convertie en partie en énergie électrique .

III- L’alternateur

L’alternateur de bicyclette, appelé aussi génératrice, est un modèle réduit des énormes alternateurs des centrales électriques.

Lorsqu’on fait tourner manuellement le galet de l’alternateur de bicyclette, on utilise l’énergie mécanique ( celle des muscles).

Il est possible de mettre en mouvement le galet par l’intermédiaire de palettes avec un jet d’eau, de vapeur ou d’air. Dans tous les cas, de l’énergie mécanique du galet en rotation est transformée par l’alternateur en énergie électrique ( il y a toujours des pertes, on ne peut pas transformer intégralement une forme d’énergie en une autre).

Un alternateur est constitué d’une partie tournante appelée rotor, qui comporte un ou plusieurs aimants.

Il est également constitué d’un dispositif fixe, le stator, qui comporte une bobine de fil de cuivre ( enroulement de fil conducteur).

Le rotor tourne à l’intérieur du stator. Si l’aimant est en déplacement par rapport à la bobine, alors une tension variable dans le temps est créée aux bornes de la bobine. La bobine peut donc alimenter un dipôle branché à ses bornes: c’est le principe de l’alternateur.

 

centrale

activité métaux

Voici une petite activité documentaire à faire en classe à la découverte des métaux.

Les élèves ont des minis textes, un tableau vide à remplir avec les informations, et en p3 la “correction” du tableau…

 

Un métal est un matériau brillant lorsqu’il est poli. Il est bon conducteur de l’électricité et de la chaleur

Les métaux sont souvent mélangés à d’autres espèces ( métaux ou chimiques) afin d’améliorer leurs propriétés physique ( comme leur dureté). Ces mélanges sont appelés alliages.

Les métaux sont plus ou moins malléables ( propriété d’un métal que l’on peut aplatir et étendre en lames ou en feuilles) et ductiles ( propriété d’un métal que l’on peut étirer sans qu’il se rompe) selon la température.

Voici un tableau regroupant les principaux métaux et leurs propriétés: ( cf tableau a remplir)

couleur Tfusion (°C) M 1cm3 (g) Réaction à l’air Signe Utilisation
Fer (Fe) gris 1535 7,87 Il rouille (rouge-orangé) Propriétés magnétiques Rails, ponts, tôles, …
Cuivre (Cu) orangé 1084 8,92 Il s’oxyde ( vert de gris) Bon conducteur Tuyau, fils électriques…
Or (Au) jaune 1064 19,3 Il ne s’oxyde pas Assez mou Bijoux, ornements
Argent (Ag) gris clair 961 10,5 Il noircit Bijoux, circuits élec.
Zinc (Zn) gris 420 7,14 Forme une couche d’oxyde imperméable Gouttières, plaques…
Aluminium (Al) argenté 660 2,7 Forme une couche d’oxyde imperméable Bon conducteur Emballages, ustensiles…

 

Le verre est un solide dur, indéformable et fragile qui se casse sous l’effet d’un choc. Les verres sont des isolants électriques et conduisent mal la chaleur.

Il est facile à mettre en forme à haute température.

L’appellation matière plastique est utilisés pour désigner une grande variétés de matériaux obtenus artificiellement et dont les usages sont multiples ( PVC, polystyrène…)

Ces matières possèdent une bonne résistance mécanique et sont d’excellents isolants thermiques et électriques. Des tests simples ( flottaison, flamme..) permettent de les distinguer.

 

activité métaux