Un moteur est constitué de roues et d'essence

Un générateur est constitué d’un rotor, c’est­ à ­dire un aimant en rotation à l’intérieur d’une bobine de fil conducteur appelée stator. Il permet ainsi de convertir l’énergie mécanique (mouvement du rotor) en énergie électrique à l’aide du phénomène d’in­duction électromagnétique.

Le rendement d’un générateur est défini comme le rapport

η = Pélec/Pméca avec Pélec = U . I, la puissance électrique fournie par le générateur en sortie et Pméca = C.w la puissance mécanique injectée en entrée (C, couple mécanique et ω, la pulsation). Le rendement est un chiffre sans unité, compris entre 0 et 1 (ou 0 et 100 % si on l’exprime en pourcentage).

Le rendement d'un générateur est sa capacité à fournir de l'énergie

Le rendement dépend de nombreux facteurs : C et ω en entrée et U et I en sortie. Lorsque l’alternateur fonctionne de manière optimale, à la vitesse de rotation dite nominale, son rendement est proche de 1.

Le rendement dépend uniquement de C et w.

dgs

On peut schématiser le spectre d’émission de l’hydrogène par un spectre comportant plusieurs raies d’émissions, à différentes longueurs d’onde, comme montré Doc2 p 116 (les valeurs de λ des raies d’émissions sont ici données à titre indicatif, elles n’ont pas à être connues).

Ce spectre s’obtient lorsque du H₂ sous forme de gaz est excité par une différence de potentiel suffisante. Chaque raie correspond à l’émission d’une particule de lumière – un photon – lorsqu’un électron de l’atome excité passe d’un niveau d’énergie excité (E₂) au niveau d’énergie fondamental (E₁). Voir Doc 3 p 116

Chaque raie correspond à l'absorption d'un photon par une molécule H₂

Des raies colorées sur fond noir

Des raies noires sur fond arc-en-ciel

Chaque raie correspond à l’absorption de photons par des électrons passant d’un niveau d’énergie E₁ à E₂.

Chaque raie correspond à l’absorption de photons par des électrons passant d’un niveau d’énergie E₂ à E₁

On utilise actuellement des matériaux isolants et des conducteurs.

On utilise actuellement des semi-conducteurs dans les panneaux photovoltaïques (ou panneaux solaires). Un semi-conduc­teur est un matériau qui, selon la fréquence d’excitation, peut se comporter comme un isolant ou comme un conducteur.

Le fait de produire de la lumière en fournissant de l'électricité

Sous l’effet de la lumière, les électrons d’un matériau semi­ conducteur se trouvent dans des niveaux d’énergie excités (appelés bande de conduction), leur permettant de se déplacer d’un atome à l’autre. Ce déplacement est à l’origine d’un courant électrique. La création d’un courant électrique à partir d’énergie lumineuse dans un semi­-conducteur est ce qu’on appelle l’effet photovoltaïque.

Pour optimiser le rendement d’une cellule photovoltaïque, on associe plusieurs semi­-conducteurs qui présentent des pics d’ab­sorption à différentes longueurs d’onde. Certains sont modifiés, par exemple par ajout d’éléments chimiques dans la structure cristalline, afin d’optimiser la réponse du panneau. L’idée est d’avoir un spectre d’absorption optimal compte tenu du spectre d’émission solaire.

Pour optimiser le rendement d’une cellule photovoltaïque, il faut plus de soleil

Le point de fonctionnement optimal d’un panneau fournissant une tension U et un courant I est tel que la puissance électrique fournie P = U . I est la plus grande possible. Ce point de fonction­nement dépend de la résistance R du circuit qui suit la loi d’Ohm U = R . I.

Le point de fonctionnement optimal d’un panneau fournissant une tension U et un courant I est tel que sa durée de vie soit la plus longue possible