Collège · 3ᵉ · Physique
Production et transport de l'électricité
Générateurs, alternateurs, tensions alternatives, transport haute tension
Expliquer comment une centrale produit une tension alternative, lire un oscillogramme (période, fréquence, U max) et justifier le transport à haute tension par les pertes Joule.
Télécharger la fiche PDF1
Définitions
- Alternateur : rotor (aimant qui tourne) + stator (bobines) ; convertit l'énergie mécanique en énergie électrique alternative. Plus il tourne vite, plus f et U max sont grands.
- Turbine : ce qui fait tourner l'alternateur : vapeur (thermique, nucléaire), eau (barrage), vent (éolienne). Photovoltaïque : ni turbine ni alternateur (continu, onduleur).
- Tension continue (pile) : signe et valeur constants. Alternative : change de signe ; sinusoïdale si la courbe est une sinusoïde.
- Transformateur : élève ou abaisse une tension alternative seulement.
2
Formules
- f = 1 / T (Hz, s) ; U max lu sur la crête ; U eff ≈ U max / 1,41.
- Transformateur idéal : U1 × I1 = U2 × I2 ; U2 / U1 = n2 / n1.
- Puissance transportée : P = U × I, donc I = P / U.
- Pertes en ligne = R × I² ; tension × k ⇒ intensité ÷ k ⇒ pertes ÷ k².
- Rendement du transport = (P − pertes) / P.
3
Repères
- Secteur : 50 Hz, T = 20 ms, 230 V efficaces, U max ≈ 325 V.
- Centrale ≈ 20 kV → THT 400 kV / 225 kV → 63 kV → 20 kV → 230 V.
- 100 MW sur 4 Ω : 100 % perdus à 20 kV, 0,25 % à 400 kV.
- France : 55 GW la nuit, jusqu'à 83 GW un soir d'hiver ; réacteur ≈ 1,3 GW.
4
Méthode : un oscillogramme
- Continue (droite) ou alternative (change de signe) ?
- Compter n motifs sur une durée connue : T = durée / n, en secondes.
- f = 1 / T ; comparer à 50 Hz.
- U max = hauteur d'une crête (divisions × calibre).
5
Pièges à éviter
- Un transformateur sur une pile : rien en sortie.
- Dire que la haute tension « augmente la puissance » : elle diminue l'intensité, à puissance égale.
- Diviser les pertes par k au lieu de k².
- Confondre 230 V (efficace) et 325 V (maximale).
- Croire que l'alternateur crée de l'énergie : il faut toujours une source qui le fait tourner.
L'essentiel
- L'alternateur convertit une rotation en tension alternative ; une turbine (vapeur, eau, vent) le fait tourner.
- Tension alternative : période T, fréquence f = 1/T, valeur maximale ; secteur 50 Hz, 230 V efficaces.
- Le transformateur élève ou abaisse une tension alternative en conservant U × I.
- À 400 kV, l'intensité est faible et les pertes R × I² deviennent négligeables.
- Production et consommation doivent s'équilibrer à chaque instant : la fréquence 50 Hz en témoigne.
Bloqué sur ce chapitre ?
Cours particuliers de physique à Marseille, en présentiel ou à distance — un prof qui s'adapte à ton rythme et reprend ce qui coince.
Prof de physique-chimie à Marseille · Cours particuliers au collège · Aide aux devoirs