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Physique-Chimie

Production de l'électricité en 3ème

Le programme d'électricité s'articule autour de deux grands thèmes : la production du courant alternatif et l'énergie électrique.

Si vous souhaitez consulter le texte officiel, cliquez ici, pages 25 et 26. 

Quelle électricité ?

L'électricité que nous utilisons quotidiennement est produite dans différents types de centrales (nucléaire, thermique, hydraulique, solaire, éolienne…).

Energie nucléaire Energie hydraulique Energie solaire Energie éolienne

Energie nucléaire

Energie hydraulique

Energie solaire

Energie éolienne

Chacune d'entre elle présentant des avantages et inconvénients, d'un point de vue économique et environnemental ; il est important de les présenter de la façon la plus neutre possible.

Les élèves peuvent présenter des exposés devant la classe après des recherches approfondies sur chaque type de centrale. Cette sensibilisation fait partie de l'éducation  à la citoyenneté et sera l'occasion de parler de développement durable, des énergies renouvelables ou non. 

Le site d'EDF est très complet sur ce sujet et permet de répondre, chiffres à l'appui, à toutes les questions sur la production de l'énergie électrique.

Comment produire l'électricité?

Toutes les centrales présentent un élément commun : l'alternateur. C'est lui qui permet, juste grâce au mouvement d'un aimant au voisinage d'une bobine, de produire  une tension alternative.
 

 

Il est présent dans quelques objets bien connus tels que la dynamo de vélo qui permet au Vélib d'éclairer la nuit ou encore les lampes « écolos » qui ne nécessitent pas de pile et qu'il suffit de secouer ou remonter.

Velib

La tension délivrée par un alternateur est très différente de celle que donne une pile, le seul générateur que l'élève a utilisé en classe en 5ème et 4ème.
 

Tension alternative_Physique 3eme

Pour s'en rendre compte, il suffit de mesurer avec le voltmètre, celle donnée par une pile. Sa valeur ne change pas : la tension est continue. La tension donnée par une générateur de tension alternative varie dans le temps. L'élève va donc faire un relevé de sa valeur pendant quelques minutes puis tracer son allure.

Il obtiendra le résultat suivant : 

Sur la courbe obtenue, on observe un motif (comme sur du papier peint) qui se répète, identique à lui-même.

La durée de ce motif se nomme la période, se note T et s'exprime en seconde.

La tension possède une valeur maximale qu'on lit au sommet de la courbe, appelée tension maximale, notée Umax, exprimée en Volt.

L'élève doit être capable de déterminer graphiquement ces deux grandeurs.

On remarque que la tension est parfois positive, parfois négative : on dit qu'elle est alternative.
 

oscilloscope_physique_3eme

L'expérience réalisée en classe dure quelques minutes, afin de permettre à l'élève de faire tranquillement son relevé des valeurs de la tension. Si les valeurs changent trop rapidement, il n'est plus humainement possible de faire ce relevé. C'est pour cette raison qu'on utilise un appareil capable de relever les valeurs de la tension au cours du temps et de tracer la courbe obtenue : l'oscilloscope.

En classe, il est plus commode (moins de réglages à faire) et moins coûteux d'utiliser un simulateur tel que le logiciel Oscillo, que vous pouvez télécharger ici


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