Chapitre 8 · Électricité et énergie
Énergie : sources, conversions, capteurs
Formes et conversions d’énergie, sources renouvelables, capteurs et économies d’énergie.
Le cours
À quoi ça sert ?
Du petit-déjeuner au phare du vélo
Ce matin, ton petit-déjeuner t’a apporté de l’énergie. Tes jambes l’utilisent pour pédaler, la dynamo du vélo transforme ce mouvement en électricité, et le phare la transforme en lumière. Le soir, le lampadaire de la rue s’allume tout seul grâce à un capteur de lumière. Rien ne s’est créé, rien n’a disparu : l’énergie a seulement changé de forme. Comprendre ces conversions, c’est savoir d’où vient l’électricité de la maison, lire une facture et économiser l’énergie au quotidien.
À retenir
L’énergie se conserve et se convertit
- On rencontre l’énergie sous plusieurs formes : énergie de mouvement, lumineuse, thermique (la chaleur), électrique, chimique (stockée dans les aliments, le bois, l’essence, les piles).
- L’énergie ne se crée pas et ne disparaît pas : elle passe d’une forme à une autre. « Consommer de l’énergie », c’est en réalité la convertir, et une partie finit presque toujours en chaleur.
- Un convertisseur d’énergie reçoit une forme d’énergie et en fournit une autre.
À retenir
Les principaux convertisseurs
- Moteur électrique : électrique → mouvement (+ un peu de chaleur).
- Lampe : électrique → lumineuse + thermique. Une lampe à DEL chauffe beaucoup moins qu’une ancienne lampe à filament, qui perdait l’essentiel en chaleur.
- Radiateur électrique, bouilloire : électrique → thermique.
- Cellule photovoltaïque (panneau solaire) : lumineuse → électrique. Attention : le chauffe-eau solaire, lui, convertit la lumière en chaleur.
- Éolienne, dynamo de vélo, alternateur de centrale : mouvement → électrique.
- Pile : chimique → électrique. Une batterie rechargeable fait de même quand elle alimente un appareil, et l’inverse (électrique → chimique) quand on la recharge. Muscles : chimique (aliments) → mouvement + chaleur.
Expérimente
Le ventilateur solaire
Fais varier l’éclairement de la cellule, puis cache-la avec la main. Observe l’hélice et les flèches de la chaîne : plus la cellule reçoit de lumière, plus elle fournit d’énergie électrique. Repère le seuil sous lequel le moteur ne démarre pas, puis compare avec les chaînes des autres objets.
Plus la cellule reçoit de lumière, plus elle fournit d’énergie électrique et plus l’hélice tourne vite : les flèches s’épaississent. Une partie de l’énergie est toujours perdue en chaleur, dans la cellule et dans le moteur.
Exemple
Une chaîne d’énergie
Éolienne qui alimente une lampe : le vent (mouvement) fait tourner les pales → l’alternateur produit de l’énergie électrique → les fils la transportent → la lampe la convertit en lumière et en chaleur. Pour écrire une chaîne : on part de la source, on note chaque convertisseur dans une case, et sur chaque flèche la forme d’énergie transmise.
À retenir
Sources renouvelables et non renouvelables
- Renouvelables (elles se reconstituent à l’échelle d’une vie humaine) : le Soleil, le vent, l’eau en mouvement (barrages, marées), la biomasse (bois, déchets végétaux), la géothermie (chaleur du sous-sol).
- Non renouvelables (stocks limités, formés en millions d’années ou présents en quantité finie) : le pétrole, le gaz naturel, le charbon (combustibles fossiles), l’uranium des centrales nucléaires.
- Piège : l’électricité n’est pas une source d’énergie. Elle est produite à partir d’une source (vent, uranium, gaz…) puis transportée jusqu’aux prises.
À retenir
Les capteurs
- Un capteur détecte une grandeur physique et transmet une information : capteur de température (thermostat du radiateur, du four, du réfrigérateur), d’éclairement (lampadaire, veilleuse automatique), de mouvement ou de présence (alarme, porte automatique, lumière d’un couloir).
- Dans un circuit à une boucle simple, le capteur se comporte comme un interrupteur commandé : il ferme le circuit quand il détecte quelque chose, et le récepteur (lampe, buzzer) se met en marche.
- Le capteur ne fournit pas l’énergie du circuit : c’est le rôle du générateur (pile, cellule photovoltaïque).
À retenir
Comparer des consommations et économiser
- L’énergie électrique consommée se compte en kilowattheures (kWh) sur la facture. Un appareil consomme d’autant plus qu’il est puissant et qu’il fonctionne longtemps : deux fois plus longtemps, deux fois plus d’énergie.
- Les appareils qui chauffent (radiateur, four, sèche-linge, bouilloire) sont les plus gourmands ; une lampe à DEL consomme très peu.
- Gestes simples : éteindre la lumière en quittant une pièce, ne pas laisser les appareils en veille, mettre un couvercle sur la casserole, laver le linge à basse température, baisser le chauffage d’un degré, choisir des lampes à DEL.
Attention
Réflexe « convertisseur » : pour chaque objet, demande-toi ce qu’il reçoit et ce qu’il fournit, sans oublier la chaleur, toujours présente. En 6e, on attend que tu écrives une chaîne d’énergie complète, que tu distingues source, convertisseur et capteur, et que tu lises un tableau de consommation pour comparer des appareils.
Les exercices
Niveau 1 · Découverte
Les bases, pas à pas.Niveau 2 · Entraînement
Les pièges classiques.Niveau 3 · Expert
Pour aller plus loin.