Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web...

22
Ch apitre 9 : L’électricité statique Exemples d’électricité statique : choc électrique en touchant une poignée de porte, les cheveux qui s’élèvent lorsqu’on enlève un chandail de laine, le papier cellophane qui colle sur un plat, les éclairs lors d’un orage, … Électrostatique : La science qui étudie ce type d’électricité. Rappel : Les électrons ont une charge négative (-) et les protons ont une charge positive (+). Loi de l’attraction et de la répulsion : Des charges différentes s’attirent et des charges identiques se repoussent. Électricité statique : Se produit lorsqu’un objet perd ou gagne des électrons (alors perd ou gagne des charges négatives), ce qui produit une charge positive s’il perd des électrons ou négative s’il gagne des électrons. Quand on dit qu’un objet est neutre, ceci veut dire qu’il n'est pas électrisé ; il a un nombre égal de charges positives et de charges négatives. Les objets neutres (ex. papier) peuvent être attirés par les objets chargés. Électrisation : C’est lorsqu’on charge un objet d’électricité statique (de charges électriques). À titre d’exemple, un objet peut devenir chargé (ou électrisé) par frottement, et il peut en attirer un autre. Contrairement au courant électrique ordinaire, les charges produites ne bougent pas à la surface de l’objet chargé, donc on l’appelle électricité statique . La charge se produit à un endroit précis sur cet objet. À l’endroit où l’objet perd ou gagne des électrons, il y a une accumulation de charges; on dit qu’il y a une accumulation d’électricité statique. En d’autres mots, l’électricité statique est créée par l’accumulation ou la perte d’électrons à un endroit précis sur un objet.

Transcript of Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web...

Page 1: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

Ch apitre 9 : L’électricité statique

Exemples d’électricité statique : choc électrique en touchant une poignée de porte, les cheveux qui s’élèvent lorsqu’on enlève un chandail de laine, le papier cellophane qui colle sur un plat, les éclairs lors d’un orage, …

Électrostatique : La science qui étudie ce type d’électricité.

Rappel : Les électrons ont une charge négative (-) et les protons ont une charge positive (+).

Loi de l’attraction et de la répulsion : Des charges différentes s’attirent et des charges identiques se repoussent.

Électricité statique : Se produit lorsqu’un objet perd ou gagne des électrons (alors perd ou gagne des charges négatives), ce qui produit une charge positive s’il perd des électrons ou négative s’il gagne des électrons.

Quand on dit qu’un objet est neutre, ceci veut dire qu’il n'est pas électrisé ; il a un nombre égal de charges positives et de charges négatives. Les objets neutres (ex. papier) peuvent être attirés par les objets chargés.

Électrisation : C’est lorsqu’on charge un objet d’électricité statique (de charges électriques). À titre d’exemple, un objet peut devenir chargé (ou électrisé) par frottement, et il peut en attirer un autre.

Contrairement au courant électrique ordinaire, les charges produites ne bougent pas à la surface de l’objet chargé, donc on l’appelle électricité statique.

La charge se produit à un endroit précis sur cet objet. À l’endroit où l’objet perd ou gagne des électrons, il y a une accumulation de charges; on dit qu’il y a une accumulation d’électricité statique. En d’autres mots, l’électricité statique est créée par l’accumulation ou la perte d’électrons à un endroit précis sur un objet.

Exemple du ballon frotté dans les cheveux

Le ballon et les cheveux sont de charge neutre.

Si la fille frotte le ballon dans ses cheveux, le ballon arrache des électrons des cheveux.

La surface du ballon gagne des électrons et devient donc chargé négativement (-).

Les cheveux perdent des électrons et deviennent donc chargés positivement (+).

Les cheveux frottés chargés positivement (+) sont attirés vers la surface du ballon chargé négativement (-).

Page 2: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

Trois moyens d’électriser des objets : frottement, contact et induction

A. Électrisation par frottement (comme le ballon frotté dans les cheveux) : Une expérience permettant d’observer l’effet d’une force électrostatique consiste à frotter une paille en plastique avec un morceau de tissu bien sec (ex. laine). La paille est devenue chargée ou électrisée; elle possède de l'électricité statique. Si on l'approche de petits bouts de papier, les papiers se collent à la paille. Le plastique (la paille) gagne facilement des électrons par frottement et devient chargé négativement. La laine perd facilement des électrons et devient chargé positivement.

D'une façon générale, tous les corps peuvent s'électriser, mais il faut les classer en deux groupes :

- Les isolants : ceux qui se comportent comme la paille dont la charge électrique s’accumule à l’endroit où on le frotte. Les isolants ne permettent pas aux charges (aux électrons) de se déplacer facilement à l’intérieur de l’objet. En général, il est facile de créer de l’électricité statique avec des isolants.

Exemples d’isolants : plastique, papier, ballon, laine, coton, fourrure, verre, ébonite, bois, eau pure, air sec, ...

- Les conducteurs : ceux dont la charge électrique peut se déplacer le long de l’objet frotté.

Si on avait utilisé un bâton de cuivre au lieu de la paille, la charge circulerait le long du bâton de cuivre, traverserait le corps de la personne et retournerait à terre. L'électrisation n'apparaît que s'ils sont tenus par un manche isolant. Les conducteurs permettent aux charges (aux électrons) de se déplacer facilement à l’intérieur de l’objet.

Exemples de conducteurs : métaux (argent, cuivre, aluminium, fer, or, …), graphite, ...

Le tableau 1 permet de trouver quelle substance perd ou gagne des électrons lorsqu’ils sont frottées ensemble.

Lorsque tu frottes deux matériaux, tu vas créer une charge électrique sur les deux matériaux. Une charge négative à la substance qui attire le plus les électrons et une charge positive à la substance qui attire le moins les électrons.

Autre exemple de la vie courante d’électrisation par frottement : Les vêtements qui collent les uns aux autres, surtout l’hiver (l’air froid qui devient sec est un isolant).

Page 3: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

B. Électrisation par contact : Une fois qu’une substance isolante est chargée, on peut transférer cette charge à un conducteur en le touchant. Cette charge va y demeurer tant que le conducteur est entouré d’un isolant.

1er exemple : Suite à un frottement des pieds sur un tapis, ton corps arrache des électrons du tapis et devient chargé négativement.

Avant de toucher la poignée de porte, elle n’a aucune charge (neutre). Mais lorsque tu touches la poignée (contact), elle devient chargée négativement.

2e exemple : Tu suspends une balle de sureau (neutre) à un fil de soie. Tu approches un bâton de verre électrisé (verre chargé positivement) de la balle de sureau (d’abord sans le toucher).

1. La balle de sureau (neutre) est attirée par le verre électrisé (verre chargé positivement).

2. Quand la balle de sureau vient en contact avec le bâton de verre électrisé (chargé positivement), elle devient également électrisée au contact et obtient la même charge électrique (positive).

3. La balle (positive) est ensuite repoussée par ce même bâton (positive), car les deux ont une même charge (positive).

Autres exemples de la vie courante : Porter des vêtements spéciaux (bottes, chaussures) qui ne produisent pas d’électricité afin d’éviter des dangers dans les mines de charbon, les raffineries, les salles d’opération, … Les avions et certains véhicules qui transportent des matières inflammables sont équipés avec des dispositifs pour prévenir des étincelles créées par l’électricité statique.

C. Électrisation par induction (polarisation)

C’est le transfert d’une charge électrique d’une substance à une autre sans frottement ni contact. Il faut qu’une des substances soit fortement chargée positivement ou négativement (Ex. TV). La substance chargée va donc aligner les charges positives et négatives de l’objet.

Exemple :

1. La poussière possède des charges + et – (alors neutre).

2. La surface d’un moniteur (TV, ordinateur) est chargée –. Quand la poussière s’approche d’un moniteur, les charges – à la surface de la poussière sont repoussées.

3. La surface de la poussière devient chargée +, alors elle est attirée vers le moniteur chargée –.

Page 4: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

(1) Dans le cas où la substance est chargée positivement, la substance positive va attirer les électrons de la 2e substance. Donc on crée une charge négative sur la 2e substance.

(2) Dans le cas où la substance est chargée négativement, la substance négative va repousser les électrons de la 2e substance. Donc on crée une charge positive sur la 2e substance. (Rappel : Seulement les électrons peuvent bouger dans la substance.)

Autres exemples de la vie courante : Fonctionnement d’un pistolet à peinture, d’un téléphone cellulaire, de la radio, d’un photocopieur, d’un dispositif de dépoussiérage, d’un épurateur d’air, …

Remarque : Ces appareils sont branchés sur du courant électrique et non sur de l’électricité statique. C’est leur fonctionnement qui est basée sur l’électricité statique.

Décharge électrique : foudre, mise à terre, paratonnerre, étincelles

A – La foudre

- Les vents violents et la collision entre les gouttelettes d’eau ont un grand effet de friction dans les nuages qui va causer un échange d’électrons entre les molécules retrouvées dans un nuage. Le plus il fait chaud, le plus il y aura de friction; c’est pourquoi il y a le plus de foudre durant l’été (habituellement plus chaud que - 20°C).

- Les charges négatives s’accumulent dans le bas des nuages. Le haut des nuages (plus froid) est donc chargé positivement.

- Les charges négatives du bas du nuage repoussent les électrons qui se retrouvent à la surface de la terre. La surface du sol devient chargée positivement; les électrons sont repoussés dans la terre par induction.

- La grande attraction entre les charges négatives des nuages et les charges positives du sol vont arracher les électrons des nuages vers le point le plus élevé de la surface terrestre. Cela crée une énorme étincelle = la foudre. Ce dégagement d’électrons se fait à haute vitesse et cause des éclairs de lumière (La température est de 33 000 °C, plus chaude que le soleil ce qui peut causer un feu).

- Cette augmentation de température cause une expansion rapide des molécules autour de l’éclair qui cause le tonnerre.

P istolet à peinture

Page 5: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

B - Une mise à terre

Une mise à terre est un objet qui relie un conducteur au sol avec n’importe quel matériau conducteur (Ex. Fil métallique). La charge dans l’objet sera répartie dans tout le sol. Un sol humide (plein d’eau; souvent le cas durant la foudre) représente un bon conducteur. La terre est si vaste qu’elle absorbera sans problème la charge électrique d’un objet. Une mis à terre peut prévenir des incendies causés par des décharges électriques. C- Un paratonnerre

- Tige métallique placé sur le point le plus haut des environs et branché au sol (à une mise à la terre) qui permet

la décharge de la foudre de façon sécuritaire.

- Lors d’une tempête, le paratonnerre se charge positivement et attire les électrons de la foudre.

- Relié à un fil conducteur jusqu’au sol.

Remarque : En général, les étincelles se produisent quand deux objets de charges opposées sont placés l’un à côté de l’autre.

Les électrons - sautent pour aller rejoindre les protons + de l’autre objet en passant par l’air.

Lorsque les électrons frappent les atomes de l’air, de l’énergie est libérée et on voit une lumière (étincelle).

Électroscope - Instrument qui sert à détecter les charges électriques.- Parfois, un boîtier en verre ou en plastique.

- Ont tous 2 petites bandes de métal légères qui plient facilement; qui se repoussent quand l’électroscope s’électrise (2 charges positives ou 2 charges négatives).

- Chargé par contact ou par induction.

Chapitre 10 Comparaison entre l’électricité statique et l’électricité dynamique

Électricité statique

- Les charges (+ et -) ne bougent pas à la surface de l’objet chargé.

- Les charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.

- On a besoin habituellement d’isolants (Ex. Ballon, peigne, tapis, air sec, …) pour créer les charges, mais on implique souvent des conducteurs (Ex. Corps humain, sol, …).

Courant électrique

- Les charges – (des électrons) se déplacent dans un conducteur.

- La production d’électricité se fait avec des piles / batteries, des centrales électriques (nucléaires, hydroélectrique et charbon / gaz naturel).

- On a besoin de conducteurs (Ex. Fil de cuivre) pour déplacer les charges - (des électrons).

Page 6: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

Chapitre 10 Le courant électrique (ou électricité dynamique)

Le courant électrique est un déplacement de charges électriques (un déplacement d’électrons) au sein d'un matériau conducteur. Le courant électrique est une forme d’énergie (l’énergie électrique) qui peut être convertit en une autre forme d’énergie (lumière, chaleur, …).

Un circuit électrique est le chemin (ou trajet) que prend le courant électrique (les électrons). Voici certaines composantes d’un circuit électrique nécessaires pour produire un courant électrique :

1- La source de courant ou source d’énergie fournit de l’énergie aux électrons pour leur permettre de se déplacer dans un circuit. La source de courant peut être une pile, une batterie, une boîte d'alimentation ou encore une prise de courant. Une batterie est formée de plusieurs piles.

2-

Un conducteur transporte l’énergie (le courant électrique); souvent un fil de cuivre.

3- Une résistance, c’est-à-dire un appareil électrique qui convertit l’énergie électrique en une autre forme d’énergie tel qu'une ampoule pour produire de la lumière, un calorifère pour produire de la chaleur, un radio pour produire des ondes sonores, etc.

4- Un interrupteur est un dispositif qui sert à ouvrir et à fermer le circuit.

Pour représenter un circuit à l’aide d’un dessin, on se sert d’un schéma du circuit. On utilise alors des symboles pour représenter les différentes composantes d’un circuit.

Il faut établir un contact à 2 endroits (la borne positive et la borne négative) de la

Page 7: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

source de courant (Ex. Une pile). Les électrons quittent la borne négative de la source de courant, circulent dans le conducteur (Ex. Un fil), dans la résistance (Ex. Une ampoule) et reviennent à la borne positive de la source.

S’il y a un interrupteur, il doit être fermé pour le courant circule (on doit fermer le circuit = « on »). Quand tous les appareils sont bien reliés à la source et qu’ils fonctionnent, on dit que c’est un circuit fermé. Quand les appareils ne fonctionnent pas, on dit que c’est un circuit ouvert (on a ouvert le circuit « off »).

Rappel : Un circuit électrique est le chemin (ou trajet) que prend le courant électrique (les électrons).

Lorsque le courant électrique (les électrons) a un seul chemin à prendre, il s’agit d’un circuit en série.

Lorsque le courant électrique (les électrons) a plusieurs chemins à prendre, il s’agit d’un circuit en parallèle.

Voici une façon de représenter un circuit électrique

- Le tuyau représente le conducteur (Ex. Un fil de métal) ainsi que les appareils électriques (ampoules, radios, …).

- Les billes représentent des électrons qui circulent (le courant électrique). Puisque le courant qui circule dans un circuit représente un nombre très immense d’électrons, on doit regrouper en paquets d’électrons ou coulombs (C). La quantité de billes (le nombre d’électrons) est la quantité de charges mesurée en coulomb (C).

Un Coulomb est 6 240 000 000 000 000 000 électrons.

1. La quantité de billes qui passe dans le tuyau en 1 seconde (le nombre d’électrons qui passe par seconde) est l’intensité du courant mesurée en ampère (A), c’est la vitesse des électrons.

Un ampère (1 A) est équivalent à 1 coulomb par seconde (ou 6 240 000 000 000 000 000 électrons par seconde). En d’autres mots, 1 A veut dire qu’il y a un coulomb d’électrons qui traverse par un point du conducteur (ou du circuit) à chaque seconde.

2. La force de la main qui pousse les billes dans le tuyau (la force qui pousse les électrons) est la différence de potentiel (ou tension) mesurée en volt (V).

3. Ce qui est porté à ralentir les billes (ce qui a tendance à ralentir les électrons ou courant électrique), par exemple le tuyau ou une chose branchée au tuyau (par exemple le conducteur ou un appareil électrique : ampoule, radio, …) est la résistance mesurée en ohm (Ω).Voici comment calculer I, V et R

1. L’intensité du courant électrique

Page 8: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

Quand une pile, une batterie, … produit un mouvement de charges (ou mouvement d’électrons) dans le conducteur d’un circuit, il y a production d’un courant électrique. On peut calculer l’intensité du courant électrique (I) avec cette formule :

L’ampèremètre est un appareil qui sert à mesurer l’intensité du courant électrique dans un circuit. Il y est représenté par la lettre « A » écrit dans un cercle. Il compte le nombre de coulombs qui passent en un point du circuit en une seconde.

Pour mesurer l’intensité du courant dans ce circuit, l’ampèremètre est branché en série.

2. La différence de potentiel

Dans une pile / batterie, les électrons ont de l’énergie potentielle électrique qui pousse les électrons. En passant à travers un appareil électrique (Ex. Ampoule, TV, ordinateur, …), les électrons peuvent perdre de l’énergie. Si on mesure l’énergie avant et après l’appareil électrique, l’énergie potentielle ne sera pas la même, ce qu’on appelle la différence de potentiel (perte d’énergie).

Le voltmètre est un appareil qui sert à mesurer la différence de potentiel (perte d’énergie). Il y est représenté par la lettre « V » écrit dans un cercle. Pour mesurer la différence de potentiel dans ce circuit, le voltmètre est branché en parallèle.

3. La résistance électrique

Intensité du courant (A) = Quantité de charges (C) Temps (s)

I = Q t

Symbole UnitéI Intensité du courant Ampère (A)Q Quantité de charges

(nombre d’électrons)Coulomb (C)

t Temps Secondes (s)

Page 9: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

C’est la propriété d’une substance d’empêcher le mouvement des électrons (Ex. Un conducteur, un appareil électrique, …). Elle convertit l’énergie électrique en une autre forme d’énergie. On peut calculer la résistance (Ω) avec cette formule :

4. La puissance

C’est la quantité d’énergie transformée en un certain temps. La puissance se mesure en joule (J) et l’énergie en watt (W). On peut calculer la puissance (W) avec cette formule :

Le courant La résistance La puissance

Courant électrique (I) et différence de potentiel dans un circuit en série et en parallèle

Puissance (W) = Énergie (J) Temps (s)

P = E t

Résistance (Ω) = Différence de potentiel (V) Intensité du courant (A)

R = V I

PRI t

Q

t

E

I

V

Is = I1 = I2 = I3 …

Vs = V1 + V2 + V3

Dans un circuit en série, différents appareils avec différentes résistances ont des différences de potentiel (V) différentes à leurs bornes.

Par contre le courant (I) passant dans chaque appareil du circuit est le même. Puisqu’il n’y a qu’un chemin, le même nombre d’électrons circulent partout dans le circuit.

Les équations suivantes illustrent ces caractéristiques :

Dans un circuit en parallèle, chaque appareil possède son propre chemin ou boucle relié à la source.

Dans un tel circuit, la différence de potentiel (V) est identique dans chacune des branches.

Par contre, le courant (I) est différent pour chaque branche et dépend de la résistance de cette dernière. Les équations suivantes illustrent ces caractéristiques :

Is = I1 + I2 + I3 …

Vs = V1 = V2 =V3 …

Remarque : 1 kJ = 1000 J1 kW = 1000 W

L’ohmmètre est un appareil qui sert à mesurer la résistance.

Symbole UnitéR Résistance Ohm (Ω)V Différence de potentiel Volt (V)I Courant Ampère (A)

Symbole UnitéP Puissance Watt (W)E Énergie Joule (J)T Temps Seconde (s)

Page 10: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

Chapitre 11 et 12La production/distribution de

l’énergie électrique et l’environnement

A- La production de l’énergie électrique

1. Les sources d’énergie portatives : piles et batteries

- Une batterie est un ensemble de plusieurs piles montées en série.

- Une pile transforme l’énergie d’une réaction chimique en énergie électrique.

- Une pile est formée d’électrodes et d’un électrolyte :

- Les électrodes sont des conducteurs qui libèrent des électrons (électrodes positives ou cathodes Ex. Aluminium : Al, zinc : Zn, …) ou ils sont des conducteurs qui absorbent des électrons (électrodes négatives ou anodes Ex. cuivre : Cu, graphite fait de carbone : C, …).

- L’électrolyte est une solution de sel, une solution acide, une pâte ou un gel qui conduit le courant électrique, alors il permet aux électrons de circuler.

- La 1ère pile inventée est la pile voltaïque (ou pile de Volta) ; elle est formée d’électrodes (anode de cuivre et cathode d’aluminium ou de zinc) et d’électrolyte formée d’une solution de sel.- La pile sèche elle est formée d’électrodes (anode de zinc et cathode de graphite) et d’électrolyte formée d’une pâte humide (de l’amidon). - Il existe différentes sortes de piles : solaire, humide, électrique (électrochimique), …

2. Les centrales

Au Canada, 3 types de centrales produisent la majorité (99%) de notre électricité. L’énergie électrique peut provenir des rivières à fort courant (centrale hydroélectrique), de la combustion de combustibles fossiles (centrale thermoélectrique) et de la fission atomique (centrale thermonucléaire).

- La centrale hydroélectrique : La forte pression de l’eau fait tourner des turbines qui actionnent des génératrices qui convertissent l’énergie de rotation en énergie électrique.

Schéma d’une pile voltaïque

Environnement : Les centrales hydroélectriques ne produisent pas de polluants de l’air, mais elles nécessitent la construction de barrages (réservoirs), ce qui a comme conséquence l’inondation de grandes superficies de terres. Ceci influence sur les écosystèmes à l’endroit inondé.

Page 11: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

- La centrale thermoélectrique : La combustion des combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) fait tourner des turbines qui actionnent des génératrices qui convertissent l’énergie de rotation en énergie électrique.

- La centrale thermonucléaire : La fission nucléaire est la division du noyau d’un atome d’uranium en deux autres atomes. Elle libère une énorme quantité d’énergie thermique (chaleur). Cette chaleur sert à faire tourner des turbines qui actionnent des génératrices qui produisent de l’énergie électrique.

Le réacteur nucléaire CANDU (CANada Deuterium Uranium), qui utilise l’uranium 235 comme combustible, transforme de l’énergie nucléaire en énergie électrique.

Environnement : Les centrales thermoélectriques dégage des polluants de l’air responsable des pluies acides, de l’effet de serre (réchauffement planétaire). Les mines (Ex. charbon) sont aussi polluantes (eau, air).

Environnement : Les centrales thermonucléaires ne produisent pas de polluants de l’air, mais elles produisent des substances hautement radioactives (déchets radioactifs) et certains demeurent radioactifs pendant des milliers d’années. La manipulation et l’entreposage des déchets radioactifs posent un danger pour les êtres vivant, car ils émettent des radiations. La plupart des déchets radioactifs sont entreposés dans des bassins.

Les mines (Ex. charbon) sont aussi polluantes (ex. poussières radioactives).

Environnement : Toutes les centrales thermoélectriques et thermonucléaires dégagent de la chaleur dans l’environnement. Si l’on rejette directement l’eau réchauffée dans le lac ou la rivière d’où elle provient, cela provoque une élévation de la température de l’eau (pollution thermique). Ceci peut avoir un effet nocif sur les plantes et les animaux qui y vivent et amener d’autres populations d’organismes qui n’y vivent pas normalement.

Page 12: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

D’où provient notre électricité?

B- La distribution de l’énergie électrique d’une centrale électrique au foyer

L’énergie électrique doit être transportée à partir des centrales sur des centaines de kilomètres à l’aide de lignes de transmission. Les transformateurs sont des appareils qui augmentent ou qui diminuent la différence de potentiel (V) dans les lignes de transmission.

Quand l’énergie électrique est transportée sur de grandes distances (de la centrale jusqu’aux maisons), des transformateurs doivent augmenter la différence de potentiel (V).

Le poste de transformation de la centrale augmente la différence de potentiel à 500 000 V. Les transformateurs des stations secondaires et des postes de distribution abaissent la différence de potentiel (60 000V à 138 000V et même plus bas ). Les transformateurs des zones résidentielles abaissent la différence de potentiel à 240 V pour les maisons.

L’énergie électrique à la maison

L’électricité qui alimente ta maison est acheminée par des lignes électriques vers un compteur. Ce compteur permet de connaître le taux de consommation électrique dans la maison. Voici un circuit domestique typique :

Compteur

Transformateur

Nouveau-Brunswick :

Centrale thermoélectrique : 65 %Centrale thermonucléaire : 21%Centrale hydroélectrique : 14%

Canada :

Centrale thermoélectrique : 21 %Centrale thermonucléaire : 15%Centrale hydroélectrique : 63%

Page 13: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

Dans une maison, il y a plusieurs circuits différents. Chaque circuit est habituellement branché à son

propre disjoncteur ou à son propre fusible, tous situés dans le panneau. Comme ça, les autres circuits ne seraient pas affectés si jamais il y avait un court-circuit dans un circuit particulier ou si jamais il y avait une surcharge de courant électrique. Lors d’un court-circuit ou d’une surcharge, le fil électrique peut devenir extrêmement chaud et causer un incendie. Les disjoncteurs ou fusibles protègent contre un incendie : le disjoncteur ferme le circuit (agit comme un interrupteur), alors que les fusibles contiennent un conducteur qui fond facilement et ferme le circuit.

Appareil Avantages InconvénientsDisjoncteurs Sont réutilisables (pas les fusibles) Coûte plus cher que les

fusibles

Le cout de l’énergie à la maison

Sur le compteur, il y a des cadrans qui nous permettent de faire des lectures à différents moments de l’année et calculer la quantité d’électricité consommée. Sur la facture d’électricité et pour le compteur, on utilise les kilowattheures (kWh) pour mesurer l’énergie dépensée au cours d’une période de temps. 1 kWh est la quantité d’énergie transmise par mille watts d’énergie en l’espace d’une heure.

Pour connaître la quantité d’énergie consommée au cours de ces deux mois, il faut soustraire le relevé du 30 août du relevé du 28 octobre.

23 930 kWh (28 octobre) - 20 769 kWh (30 août) 3 161 kWh

Calculer le montant d’une facture d’électricité :

1) Convertir le coût de cents en dollars (si nécessaire).

2) Trouver le coût total avec la formule.Exemple de problème : Si une famille consomme 3 000 KWh d’énergie électrique en deux mois et que l’énergie coûte 8¢ le KWh, quel sera le montant de la facture d’électricité?

PanneauxFusibles

Compteur

Coût total ($) = Énergie totale utilisée (KWH) Coût ($/kWh)

Page 14: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

1) 8¢/KWh 100 = 0,08$/kWh

2) Coût total ($) = Énergie totale utilisée (KWH) Coût ($/kWh) = 3 000KWh 0,08$/KWH

= 240$ La facture d’électricité sera de 240$.

Le cout d’utilisation d’un appareil électrique

Exemple de problème: Une cuisinière fonctionnant pendant 3 h est alimentée par un courant de 15 A et branchée à un circuit de 240 V. Elle consomme 10,8 kWh. Si le coût de l’énergie est 0,08$ le kWh, quel est son coût d’exploitation?

Coût = 10,8 kWh x 0,08$ = 0,86$Le coût d’exploitation est 0,86$

L’étiquette ÉnerGuide nous permet de faire un meilleur choix lors de l’achat d’un appareil électroménager. Comment lire l’étiquette ÉnerGuide?

A : Indique la consommation approximative de l’appareil sur une période d’un an.

B : La flèche indique où se situe l’appareil par rapport aux autres appareils similaires.

C : Les deux nombres, aux extrémités, indiquent la consommation annuelle d’appareils de même catégorie. Le moins efficace (à droite) et le plus efficace (à gauche).

Consommation d’énergie dans une maison typique

- Voir image de droite

É conomie d’énergie - efficacité énergétique

Voici des manières d’économiser de l’énergie :

- Isolation de qualité : murs, fenêtres, grenier, sous-sol, …

Image de droite : Perte de chaleur dans une maison

- Choix du système de chauffage : Ex. thermopompes

Page 15: Module 3 : L’électricitésites.nbed.nb.ca/wiki/RobertBourque/documents_sciences9/3... · Web viewLes charges sont créées lorsque l’objet chargé gagne ou perd des électrons.-

- Thermostats programmables : corrigent automatiquement le réglage de la température selon le moment de la journée.

- Réduire le chauffage : ex. s’habiller plus chaud.

- Chauffe-eau :

Installer une couverture isolante sur un chauffe-eau traditionnel.

Eviter de gaspiller l’eau chaude. Acheter un chauffe-eau instantané (ou

chauffe-eau selon la demande) : ne chauffe l'eau que quand cela est nécessaire; économise jusqu’à 50% de l’énergie.

- Appareils électroménagers :

Acheter les appareils éconergétiques (consomme peu de kWh) et non pas les appareils énergivores (consomme beaucoup de kWh).

Utiliser la machine à laver et la sécheuse que lorsqu’elles sont pleines. Faire sécher le linge à l’air libre ou sur une corde à linge.

- Éclairage :

Acheter des ampoules électriques à faible consommation d'énergie. Les ampoules à incandescence n'utilisent que 10 % de l'énergie qu'elle consomme pour produire de la lumière; les 90 % restants sont convertis en chaleur. L'utilisation de lampes fluorescentes peut contribuer à réduire les coûts énergétiques d'éclairage d'un montant allant jusqu'à 75 %.

Les diodes électroluminescentes ( ampoules DEL ) , les petites ampoules qui sont devenues une option populaire pour les lumières de Noël, utilisent 95 % moins d'énergie que leurs ampoules incandescentes.

Éteindre les lumières en sortant de la pièce.

- Éteindre les appareils électriques quand ils ne sont pas utilisés (Ex. TV, ordinateur, radio, ...)