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Ceci est un extrait de cela ( collection Textes de référence - Collège. Programme de la classe de troisième. Ministère de l'Éducation nationale. Direction générale de l'enseignement scolaire) dans lequel il est dit "que ce qui relève du « socle » apparaît en caractères droits, et ce qui est du programme sans appartenir au « socle », est écrit en italique " ...

B - Énergie électrique et circuits électriques en « alternatif »

B1 - De la centrale électrique à l’utilisateur

Connaissances
Capacités
Exemples d'activités
Des possibilités de production de l'électricité
Quel est le point commun des différentes centrales électriques ?
L’alternateur est la partie commune à toutes les centrales électriques.
Expliquer la production d’énergie électrique par l’alternateur de bicyclette par la transformation de l’énergie mécanique.
Activité documentaire (séquence vidéo) sur le principe de fonctionnement des centrales électriques.

L’énergie reçue par l’alternateur est convertie en énergie électrique.

 

 

 

 

 

Expliquer la production d’énergie électrique dans une centrale hydraulique ou éolienne par la transformation de l’énergie mécanique.

 

 

 

 

 

Activités expérimentales :
« production » d’énergie électrique par mise en rotation d’un alternateur grâce à:
- l’entraînement mécanique du galet d’un alternateur de démonstration ;
- l’action d’une chute d’eau (principe d’une centrale hydroélectrique), d’un jet de vapeur d’eau (principe d’une
centrale thermique), d’un jet d’air (principe de l’éolienne).
Réaliser un montage permettant d’allumer une lampe ou de faire tourner un moteur à l’aide d’un alternateur.
 
Traduire les conversions énergétiques dans un diagramme incluant les énergies « perdues ».
 

Distinction entre les sources
d’énergie renouvelables ou non.

 

 
Étude documentaire :
- place de l’énergie nucléaire dans la production d’électricité en France ;
- sources d’énergies renouvelables et non renouvelables.
[B2i]
L'alternateur
Comment produit-il une tension variable dans le temps ?

Une tension, variable dans le temps, peut être obtenue par déplacement d’un aimant au voisinage d’une bobine.

 

 

Illustrer expérimentalement l’influence du mouvement relatif d’un aimant et d’une bobine pour produire une tension.

 

 

Observation des éléments constitutifs d'un alternateur de démonstration.
Déplacement (lent) d’un aimant près d’une bobine pour constater, grâce à un multimètre en continu, un oscilloscope ou à l’aide d’une interface d’acquisition, l’obtention d’une tension variable au cours du temps.
[Histoire des sciences et des techniques : production de l’électricité]
[Thèmes : Énergie, environnement et développement durable (Énergies renouvelables)]
[Mathématiques : diagrammes, graphiques]
[Technologie : environnement et énergie]

 

Connaissances
Capacités
Exemples d'activités
Tension continue et tension alternative périodique
Qu'est-ce qui distingue la tension fournie par le «secteur» de celle fournie par une pile ?

Tension continue et tension variable au cours du temps ; tension alternative périodique.
Période.
Valeurs maximale et minimale d’une tension.

 

Identifier une tension continue et une tension alternative.

 

 

 

Comparaison d'une tension alternative et d'une tension continue en utilisant un
générateur de très basse fréquence associé à :
- une diode électroluminescente, deux DEL tête-bêche ou une diode associée à une lampe ;
- un voltmètre en continu.

 

 

Construire une représentation graphique de l'évolution d'une tension alternative périodique ; en décrire l’évolution.

 

 

Relever point par point les variations au cours du temps d'une tension alternative périodique.
Construire à la main et/ou à l’aide d’un tableur-grapheur la courbe représentant les variations d’une tension alternative périodique en
fonction du temps.
[B2i]
 
Reconnaître une tension alternative périodique.
Déterminer graphiquement sa valeur maximale et sa période.
 
[Technologie : Architecture et cadre de vie (domotique) ; Énergie et environnement]
[Mathématiques : ordre de grandeur, notation scientifique, représentation graphique]
L'oscilloscope et/ou l'interface d'acquisition, instrument de mesures de tension et de durée
Que signifient les courbes affichées par un oscilloscope ou sur l’écran de l’ordinateur ?
 
Reconnaître à l'oscilloscope, ou grâce à une interface d’acquisition, une tension alternative périodique.
Mesurer sur un oscilloscope la valeur maximale et la période.
Utilisation d’un oscilloscope sans balayage, puis avec balayage.
Réalisation d’une acquisition à l’aide de l'ordinateur.
[B2i]
La fréquence d'une tension périodique et son unité, le hertz (Hz), dans le Système
International (SI).
Relation entre la période et la fréquence.
 

Utilisation d’un fréquencemètre.

 

 

La tension du secteur est alternative. Elle est sinusoïdale.
La fréquence de la tension du secteur en France est 50 Hz.
 

Recherche documentaire: allure et caractéristiques de la tension du secteur.

 

Le voltmètre en tension sinusoïdale
Qu'indique un voltmètre utilisé en position « alternatif » ?
Pour une tension sinusoïdale, un voltmètre utilisé en alternatif indique la valeur efficace de cette tension.
Identifier à des valeurs efficaces les valeurs des tensions alternatives indiquées sur les alimentations ou sur les appareils usuels.
Avec des tensions sinusoïdales d'amplitudes différentes, visualisation de la valeur maximale U max à l'oscilloscope et lecture
de la valeur efficace U indiquée par un voltmètre utilisé en mode alternatif.
Cette valeur efficace est
proportionnelle à la valeur
maximale.

Mesurer la valeur d’une tension
efficace (très basse tension de
sécurité).

Calcul du rapport A = U max / U
si l'oscilloscope possède un calibrage
des tensions.
[Mathématiques : Proportionnalité]

 

 

B2 - Puissance et énergie électriques

Connaissances
Capacités
Exemples d'activités
La puissance électrique
Que signifie la valeur exprimée en watts (W) qui est indiquée sur chaque appareil électrique ?
Puissance nominale indiquée sur un appareil.
Le watt (W) est l’unité de puissance du Système International (SI).

Citer quelques ordres de grandeurs de puissances électriques domestiques.

 

Interprétation des indications portées sur la fiche signalétique d'un appareil électrique en terme de puissance, tension et fréquence.

Énoncé traduisant, pour un dipôle ohmique, la relation P = U.I où U et I sont des grandeurs efficaces.

 

 

Calculer, à partir de sa puissance et de sa tension nominales, la valeur de l’intensité efficace du courant qui traverse un appareil qui se comporte comme un dipôle
ohmique.

 

En basse tension (12 volts), mesurer l'intensité efficace I du courant traversant un appareil, qui se comporte comme un
dipôle ohmique, soumis à une tension efficace U connue.
Comparer cette valeur à celle déduite de la relation P = U.I en utilisant la puissance
nominale.
L'intensité du courant électrique qui parcourt un fil conducteur ne doit pas dépasser une valeur déterminée par un critère de sécurité.

Exposer le rôle d'un coupe-circuit.

 

 

 

Le coupe-circuit protège les appareils et les installations contre les surintensités.

Repérer et identifier les indications de puissance, de tension et d'intensité sur les câbles et sur les prises électriques.

Étude de document :
- l'origine des surintensités ;
- les risques liés aux surintensités.

[Mathématiques : grandeur produit]
[Technologie : Énergie et environnement]
[Thème : Sécurité]
La mesure de l'énergie électrique
À quoi sert un compteur électrique ? Que nous apprend une facture d'électricité ?

L'énergie électrique E transférée pendant une durée t à un appareil de puissance nominale P est donnée par la relation E = P.t

Calculer l'énergie électrique transférée à un appareil pendant une durée donnée et l'exprimer en joule (J), ainsi qu'en kilowatt-heure (kWh).

Lecture des indications d’un compteur d’énergie électrique.
Étude d'une facture d'électricité.

Le joule est l'unité d'énergie du système international (SI).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Comparaison de la consommation électrique d'appareils domestiques de
puissances différentes ou de durées de fonctionnement différentes.
Recherche sur la facture familiale de la puissance souscrite et identification des
appareils qui pourraient fonctionner simultanément (comparaison de la puissance souscrite avec la somme des
puissances nominales).

Recherche documentaire :
- perspective sur l’histoire de l’éclairage : amélioration du rendement des lampes;
- diagramme de répartition de la consommation moyenne d'énergie électrique par habitant : valeurs de chaque poste (chauffage électrique,
éclairage…) ;
- Comment diminuer sa facture d'électricité ?

[Thème : Énergie]
[Technologie : Énergie et environnement]
[Mathématiques : grandeur produit]

 


Date de création : 14/08/2008 @ 01:40
Dernière modification : 09/12/2009 @ 17:56
Catégorie : Electricité
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