WorksheetsE@S-Production electricité
Total questions: 20
Worksheet time: 40mins
"Effet de levier". Le couple C ou moment des forces :
est proportionnel à la force et proportionnel à la distance à l'axe
a pour unité le N.m
C = FN.d, où FN est la composante de la force orthogonale au bras de levier
La "2e loi de Newton des rotations" explique la mise en rotation de l'écrou
La force rouge exerce un couple de rotation plus faible que la force verte.
Seule la composante orthogonale au bras de levier est efficace pour faire tourner l'écrou
L'outil s'appelle une clé à paulette
Pour la force verte, si F = 2,0N et l = 10 cm alors C = 0,20 N.m
Pour assurer l'équilibre du mobile vis à vis des rotations, il faut :
GA/GB = 5
GA/GB = 1/5
HC/HD = 6/(10+2)
HC/HD = (10+2)/6
Si A est 3 fois plus lourd que B ...
si r1 = r2, alors la balançoire se met en rotation dans le sens trigo
si r1 = r2/3 alors la balançoire reste à l'équilibre de rotation
si r1 = r2/4 alors la balançoire se met en rotation dans le sens horaire
si r1 = 3r2 alors la balançoire reste à l'équilibre de rotation
Une turbine Pelton
N'est(ne sont) PAS une(des) éolienne(s)
Turbine Pelton couplée à un alternateur. Les augets sont à une distance R de l'axe de la turbine
Le jet d'eau exerce une force sur les augets
La force F sur l'auget exerce un couple moteur C = F × R sur la turbine
La turbine fait tourner l'alternateur
L'alternateur est un convertisseur d'énergie électrique → mécanique
v = dtdl vitesse de translation (m/s) ou (km/h) est telle que v = R ω
ω=dtdθ est la vitesse angulaire de rotation (tr/min) ou (rad/s)
2π rad/s = 1 tr/s
la définition du radian est θ=Rl où l est l'arc de cercle et R le rayon
Quelles affirmations sont en lien avec l'illustration ?
usine marémotrice
turbine Pelton
turbine Kaplan
sous-marin électronucléaire
Vrai ?
La vitesse angulaire de rotation ω est la même pour la turbine et l'alternateur
La vitesse angulaire de rotation ω est la même pour le rotor et le stator
Le rotor est un élément de la turbine
Le rotor est ici un aimant
Edison vs Tesla
Tesla est d'origine sud africaine
Les prénoms de Tesla sont Elon et Musk
Tesla a été promoteur du courant alternatif contrairement à Edison pour la distribution électrique
Tesla a donné son nom à l'unité de champ magnétique
Faraday était autodidacte. C'est LE grand expérimentateur de l'histoire de l'électricité. Quelles images ont un lien avec d'induction ?
Les rotors des deux alternateurs sont des aimants
Les aimants sont dipolaires (2 poles)
Le stator de l'alternateur industriel est constitué de 3 bobines
La fréquence mécanique et électrique de l'alternateur de vélo sont identiques
Couple C = 10 N.m
Pulsation ω =5,0 rad/s
U = 40 V
I = 0,50 A
Pméca = 50 W
Pélec = 20 W
Rendement η = 40%
Eélec = 20 J
Le rendement de conversion cinétique → mécanique respecte la limite de Betz
Le rendement de la conversion mécanique → électrique est de 38%
Le rendement global de conversion est de 23%
1MWh est une unité de puissance
Un champ d'éolienne a une puissance maximal nominale de 2,0 MW. Il a produit 4,0 GWh en 1 an.
Une tranche de centrale nucléaire produit environ 10 GW
Il aurait pu produire 18 GWh en un an s'il avait fonctionné en continu
Son taux de charge est de 23%
La puissance du champ d'éolienne est d'environ 20% de celle de la centrale
La puissance du champ d'éolienne est d'environ 0,02% de celle de la centrale
La puissance mécanique due à une chute d'eau est donnée par Phydro = phydro × Dv
et phydro = ρ gh (Pa)
Dv (m3/s) et Phydro (W). Pour le barrage de Lavey (h = 8,0 m et Dv = 3x220 m3/s)
Le débit total est Dv = 660 m3/s
la pression est phydro = 7,8.104 Pa = 0,78 bar
La puissance est de 52 MW
L'énergie annuelle estimée est 456 GWh
Rendement d'une éolienne
Puissance théorique max : PBetz = 1,2xR2xv3
R = 36 m et v = 10 m/s
La puissance mesurée est 1,25 MW
La puissance théorique max est 1,56 MW
Le rendement effectif est 80%
Si la vitesse du vent double, la puissance max est multipliée par 8
Le courant de court-circuit augmente avec la puissance lumineuse surfacique
en circuit ouvert (I=0) la force électromotrice est maximale (U0) mais la puissance P=U0x0 = 0
en court-circuit, la électromotrice est nulle (U=0), le courant est maximal (Icc) mais la puissance P=0xIcc = 0
Lorsque la puissance P=UxI est maximale, à la fois la force électromotrice (U) ET l'intensité (I) sont non nuls.
Puissance dans différents domaines ... est maximale comme le produit "effort" x "flot"
"effort" : U, F, p, C ...
"flot" : I, v, Dv, ω
En électricité
Pelec = U x I
En mécanique de translation
Pméca trans = F x v
En hdraudynamique
Phydro = p x Dv
En mécanique de rotation
Pméca rot = C x ω
