1. Production d'une tension alternative:
On réalise l'expérience suivante:
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Lorsque l'on approche le pôle Nord de l'aimant de la bobine reliée à l'oscilloscope, le spot se déplace vers le haut
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Quand on éloigne le pôle Nord, le spot se déplace vers le bas
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Si on éloigne le pôle Sud, le spot se déplace vers le haut
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Si on approche le pôle Sud, le spot se déplace vers le bas
Le mouvement d'un aimant à proximité de la face d'une bobine engendre facilement une tension alternative aux bornes de la bobine.
Le signe positif ou négatif de la tension dépend de la nature du pôle en regard de la face de la bobine.
Son amplitude (Umax) et sa fréquence (f) dépendent de la vitesse du mouvement.
On branche aux bornes de l'oscilloscope une génératrice de bicyclette. Elle est constituée d'un aimant cylindrique appelé rotor qui tourne à proximité d'une bobine stator.
Schéma de la génératrice
On observe la courbe suivante sur l'écran de l'oscilloscope.
La tension produite par la génératrice de bicyclette est alternative et périodique.
L'aimant tournant (rotor) et la bobine (stator) constituent un alternateur. Un aimant tournant à proximité d'une bobine produit une tension alternative.
EDF produit un courant électrique grâce à des alternateur dans lesquels le rotor est constitué d'un électro-aimant. Il est mis en mouvement grâce à des énergies d'origine différentes (nucléaire, thermique, hydraulique, éolienne ....).
EDF fourni une tension alternative de fréquence 50 Hz.
2)Les transformateurs
Pour limiter les pertes d'énergie sous forme de chaleur, on fait circuler l'électricitédans les câbles sous de très haute tension.
Il faut donc transformer la tension produite à la sortie de la centrale en très haute tension, puis la transformer dans l'autre sens pour les utilisateurs
- Un transformateur est composée de deux bobines de fil de cuivre enroulées autour d'un cadre métallique, électriquement indépendantes. Il comporte quatre bornes.
- La bobine reliée aux bornes d'entrée constitue le circuit primaire.
- La bobine reliée aux bornes de sortie constitue le circuit secondaire
| symbole numéro un: |  |
symbole numéro deux: |  |
On réalise le montage suivant
UE = 12 V US = 6 V
f = 50 Hz f = 50 Hz
Le transformateur a abaissé la tension d'entrée sans modifier sa fréquence.
On permute le primaire et le secondaire. On applique à l'entrée une tension alternative de 12 V. On mesure à la sortie une tension de 24 V. La fréquence est toujours de 50 Hz à l'entrée et à la sortie du transformateur.
Le transformateur a élevé la tension sans modifier sa fréquence.
On applique maintenant une tension continue de 12 V à l'entrée du transformateur. On mesure à la sortie une tension de 0V.
Un transformateur permet de modifier (abaisser ou élever) la valeur d'une tension alternative sans en modifier la fréquence. Il ne fonctionne pas si on applique à l'entrée une tension continue et risque de se déteriorer .
un transformateur est réversible et peut devenir dangereux s'il est branché à l'envers.3) Redresser une tension alternative
On veut utiliser la tension du secteur pour un appareil électrique qui fonctionne normalement avec une tension continue de 6 V.
On doit dabord abaisser la tension à l'aide d'un transformateur.
Il faut ensuite transformer la tension alternative en tension continue (On dit redresser la tension)
On réalise le montage suivant:
| La diode permet d'obtenir une tension redressée simple
alternance.
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On observe sur l'écran de l'oscillloscope
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| Pour obtenir une tension redressée on utilise un
pont redresseur.
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On observe sur l'écran de l'oscilloscope
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Toutes les alternances sont situées du même côté. C'est une tension redressée double alternance.
Un redresseur permet d'obtenir une tension conservant toujours le même signe lorsqu'on l'alimente avec une tension alternative
On peut compléter ce dispositif par un condensateur pour obtenir une tension lissée ( pratiquement continue).
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4) Activité expérimentale p 130 Le transport de l'électricité.
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Le transport de l'électricité Il est impossible de stocker l'électricité pour l'utiliser le lendemain ou
dans un an. La production doit donc s'adapter à chaque instant aux besoins des
consommateurs.
Pour acheminer l'électricité à partir des centres de production,1,3
milliards de kilomètres de lignes électriques parcourent la France.
Ces lignes sont de très longs câbles métalliques dont la résistance
électrique est faible. Le métal utilisé est l'aluminium.
La plupart des lignes sont aériennes, l'enterrement des lignes est coûteux et
non sans risques. L'aluminium est un bon conducteur mais n'est pas parfait, aussi une partie de
l'électricité se transforme en chaleur (effet
Joule). Environ 5% de l'énergie produite par EDF est ainsi perdue. Pour
diminuer ces pertes, la seule solution est de baisser l'intensité du
courant et donc d'augmenter la tension aux bornes de la ligne électrique. A la sortie des centrales, les transformateurs augmentent la tension à 400kV: c'est la très haute tension (THT). L'énergie électrique est ensuite répartie sur l'ensemble du territoire par les lignes hautes tension HT(90kV à 63kV).La distribution est faite ensuite en moyenne tension MT (5kV à 30kV) et en basse tension BT(230V à 380V).Ce sont des transformateurs qui se chargent de faire baisser progressivement cette tension jusqu'aux l'utilisateurs. Page extraite du site de l’académie d’Orléans Tours
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