Fiche résumé — Transporter l'énergie sous forme électrique
Chapitre 1 | Terminale ERA-MA | Physique-Chimie
Loi d'Ohm
\( U = R \times I \)
- \(U\) : tension (V)
- \(R\) : résistance (\(\Omega\))
- \(I\) : intensité (A)
Puissance électrique
\( P = U \times I \)
- \(P\) : puissance (W)
- \(U\) : tension (V)
- \(I\) : intensité (A)
Pertes par effet Joule
\( P_J = R \times I^2 \)
Les câbles ont une résistance R. Le courant qui les traverse provoque un échauffement : c'est l'effet Joule. Ces pertes sont proportionnelles à \(I^2\).
Pourquoi la haute tension ?
\( P_J = \dfrac{R \times P^2}{U^2} \)
Pour une puissance P constante, si on augmente U, alors I diminue.
Multiplier U par k divise les pertes par k².
Le transformateur
\( \dfrac{U_1}{U_2} = \dfrac{N_1}{N_2} \)
- \(U_1\), \(N_1\) : tension et nombre de spires au primaire
- \(U_2\), \(N_2\) : tension et nombre de spires au secondaire
- Élévateur : \(N_2 > N_1\) donc \(U_2 > U_1\) (avant transport)
- Abaisseur : \(N_2 < N_1\) donc \(U_2 < U_1\) (avant distribution)
- Transfo idéal : \(P_1 = P_2\), donc \(U_1 \times I_1 = U_2 \times I_2\)
Le réseau électrique
Centrale (20 kV) → Transfo élévateur → Lignes HT (400 kV) → Transfos abaisseurs successifs → Consommateur (230 V / 400 V)
Piège 1 : Ne pas confondre \(P_J = R \times I^2\) (pertes Joule) et \(P = U \times I\) (puissance transportée). Les pertes dépendent de \(I^2\), pas de \(U\).
Piège 2 : Si la tension est multipliée par k, les pertes sont divisées par \(k^2\) (pas par k). Exemple : U \(\times\) 10 \(\Rightarrow\) pertes \(\div\) 100.
Piège 3 : Le transformateur ne fonctionne qu'en courant alternatif (AC). Il ne fonctionne pas en courant continu (DC).
Astuce : Pour trouver \(U_2\), isoler dans la formule : \(U_2 = U_1 \times \dfrac{N_2}{N_1}\). Vérifier si le résultat est cohérent : \(N_2 > N_1 \Rightarrow U_2 > U_1\).
Astuce : Pour calculer les pertes Joule : d'abord \(I = P / U\), puis \(P_J = R \times I^2\).