Deux siècles d’énergie électrique

Principe

Un alternateur est composé d'un aimant mobile et d'une bobine de fil de cuivre fixe. Le mouvement de l'aimant à proximité de la bobine crée une tension alternative aux bornes de la bobine par induction électromagnétique.

Diagramme énergétique de l'alternateur

Le diagramme énergétique permet de visualiser les transformations d'énergie dans l'alternateur.

Rendement d'un alternateur

Le rendement d'un alternateur se calcule selon la formule suivante :

$$\color{orchid}{\boxed{\color{black}{\rm rendement = \dfrac{\text{énergie utile en sortie}}{\text{énergie disponible en entrée}}}}}$$

Le rendement est noté $\eta$. Le rendement d'un alternateur électrique est très élevé et proche de $1$ (soit $100\%$). La perte d'énergie est due à l'effet Joule.

Mécanique quantique

Lorsqu'un atome est excité, il peut perdre de l'énergie en produisant un rayon lumineux. Chaque atome ne peut émettre que certaines longueurs d'onde caractéristiques : le spectre d'émission d'un atome est discret.

Cellule photovoltaïque

Une cellule photovoltaïque est constituée de matériaux semi-conducteurs qui transforment de l'énergie lumineuse (énergie radiative) en énergie électrique et en énergie thermique due à l'effet Joule. La partie du spectre solaire absorbée par une cellule photovoltaïque dépend de la nature du matériau semi-conducteur.

Puissance délivrée par une cellule photovoltaïque

En courant continu, la puissance électrique fournie ou reçue par un dipôle est :

Détermination de la puissance maximale

Pour déterminer la puissance fournie à un récepteur (exemple : conducteur ohmique) par une cellule photovoltaïque, on superpose les caractéristiques des deux dipôles. Au point d'intersection de ces deux caractéristiques ou point de fonctionnement, on lit les valeurs de $\rm U$ et $\rm I$ puis on calcule la puissance maximale délivrée par la cellule photovoltaïque au récepteur.