Au programme de ce chapitre
- I. L'alternateur : convertir un mouvement en courant
- II. Le rendement des chaînes de conversion
- III. Le transport : limiter les pertes par effet Joule
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Le rendement η d'une conversion d'énergie est le rapport entre l'énergie utile obtenue et l'énergie fournie : η = E_utile / E_fournie ≤ 1. Le rendement de Carnot fixe la limite théorique de tout moteur thermique fonctionnant entre une source chaude à T_c et une source froide à T_f (en kelvin) : η_Carnot = 1 − T_f/T_c.
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Un exemple corrigé
Exemple Une centrale thermique classique produit de la vapeur à T_c = 565 °C = 838 K et rejette sa chaleur résiduelle vers un condenseur à T_f = 35 °C = 308 K. Le rendement de Carnot vaut η = 1 − 308838 ≈ 63 % : c'est un plafond théorique. En pratique, les irréversibilités (frottements, pertes thermiques) limitent le rendement réel d'une centrale thermique à environ 35-40 %.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège. L'alternateur produit une tension alternative (pas continue) à partir d'un mouvement.
Attention Le rendement de Carnot est une limite supérieure inatteignable, pas une valeur réelle. Ne l'utilise jamais directement comme rendement d'une machine réelle : il sert uniquement de référence pour juger de la marge de progrès théorique.
L'astuce du prof
Astuce. Loi clé : e = −dΦ/dt (la variation du flux crée la tension).
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1
Que dit la loi de Faraday ?
Voir la correction
e = −dΦ/dt : la f.é.m. dépend de la variation du flux magnétique.
Exercice 2
Comment fonctionne un alternateur ?
Voir la correction
Un rotor magnétique tourne devant un stator bobiné, induisant une tension alternative.