En 5e, tu as identifié les fonctions de la chaîne d’énergie. En 4e, tu vas préciser les formes d’énergie à l’entrée et à la sortie de chaque constituant, les unités utilisées, et évaluer l’efficacité d’une conversion.
Objectifs
- Identifier les constituants d’une chaîne d’énergie et leurs fonctions
- Indiquer l’énergie d’entrée et de sortie des principaux convertisseurs
- Utiliser les unités de l’énergie et calculer E = P × t
- Calculer et interpréter un rendement
- Comparer des sources d’énergie pour en choisir une
1. Les formes d’énergie
| Forme | Elle est liée à… | Exemple |
|---|---|---|
| Électrique | Un courant électrique | Prise secteur, batterie qui débite |
| Cinétique | Un mouvement | Roue qui tourne, voiture qui roule |
| Potentielle | Une position en hauteur (ou une déformation) | Eau retenue par un barrage, ressort comprimé |
| Thermique | La chaleur | Radiateur, eau chaude |
| Lumineuse | Le rayonnement lumineux | Lampe, soleil |
2. Les conversions d’énergie
| Constituant | Énergie d’entrée | Énergie de sortie utile |
|---|---|---|
| Moteur électrique | Électrique | Mécanique (cinétique de rotation) |
| Lampe | Électrique | Lumineuse |
| Radiateur électrique | Électrique | Thermique |
| Génératrice (dynamo, alternateur) | Mécanique | Électrique |
| Vérin pneumatique | Pneumatique (air comprimé) | Mécanique (mouvement de translation) |
Chaîne d’énergie d’une maquette de portail automatique
- Alimenter : le secteur ou une batterie fournit l’énergie électrique.
- Distribuer : la carte de commande ou un relais envoie l’énergie au moteur au bon moment.
- Convertir : le moteur transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.
- Transmettre : un réducteur à engrenages et un bras transmettent le mouvement au portail.
3. Unités et calcul de l’énergie
- Unité légale de l’énergie : le joule (J).
- Pour l’électricité, on utilise souvent le kilowattheure (kWh) : 1 kWh = 3 600 000 J.
- On rencontre aussi la calorie (alimentation) et la tonne équivalent pétrole (statistiques énergétiques).
- La puissance se mesure en watts (W) ; la tension électrique en volts (V).
E = P × t
Un radiateur de 1 500 W fonctionne 4 h. Quelle énergie consomme-t-il ?
- E = P × t = 1 500 × 4 = 6 000 Wh
- 6 000 Wh = 6 kWh
Le radiateur consomme 6 kWh.
4. Rendement et efficacité énergétique
rendement =
Un moteur reçoit 200 J et fournit 150 J d’énergie mécanique.
- rendement = 150 ÷ 200 = 0,75
- soit 75 %
- Les 50 J restants sont perdus, surtout en chaleur.
Le rendement du moteur est de 75 %.
À retenir
- Formes d’énergie : électrique, cinétique, potentielle, thermique, lumineuse (et chimique).
- Moteur : électrique → mécanique ; génératrice : mécanique → électrique ; radiateur : électrique → thermique.
- E = P × t ; 1 kWh = 3 600 000 J.
- Rendement = énergie utile ÷ énergie reçue, toujours inférieur à 1.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.