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Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Énergie électrique

Énergie électrique

L'énergie électrique est le mouvement des électrons. En général, nous définissons l'énergie électrique ou l'électricité comme la forme d'énergie qui résulte de l'existence d'une différence de potentiel entre deux points. Lorsque ces deux points sont mis en contact par un conducteur électrique, on obtient un courant électrique.

L'électricité a de nombreuses  applications techniques.  En génie électrique, la théorie de l'électricité est explorée et développée plus avant. Contrairement à de nombreux autres phénomènes physiques, de nombreux phénomènes liés à l'électricité peuvent être mesurés et précalculés avec une grande précision.

Qu'est-ce que l'énergie potentielle électrique?

En physique,  l'énergie potentielle électrique  est l'énergie potentielle du champ électrostatique. L'énergie potentielle électrique est également appelée énergie potentielle électrostatique. C'est une énergie qui a une distribution de charge électrique, et est liée à la force exercée par le champ généré par la distribution elle-même. Avec l'énergie magnétique, l'énergie potentielle électrique constitue l'  énergie du champ électromagnétique .

L'énergie potentielle électrostatique peut être  définie comme  le travail effectué pour créer une distribution de charge à partir d'une configuration initiale dans laquelle chaque composant de la distribution n'interagit pas avec les autres.

Par exemple , pour un système de charge discret, il correspond au travail effectué pour amener les charges individuelles d'une position où elles n'ont aucun potentiel électrique à leur élimination finale. L'énergie potentielle électrostatique peut également être définie à partir du champ électrostatique généré par la distribution elle-même, et dans ce cas, son expression est indépendante de la source du champ.

Il s'agit d'un montant qui peut être négatif ou positif, selon que le travail effectué pour l'amener dans la configuration supposée est positif ou négatif. Deux charges interactives du même signe ont une énergie positive, car le travail effectué pour les rapprocher doit vaincre leur répulsion, tandis que, pour la même raison, deux charges du signe opposé ont une énergie négative.

Quelles sont les caractéristiques de l'énergie électrique?

L'énergie électrique est  une charge électrique négative  (électrons) qui se  déplace à  travers le conducteur électrique en raison de la différence de potentiel entre ses extrémités. Normalement, le conducteur est fait d'un matériau métallique métallique car ils ont une plus grande quantité d'électrons libres.

Les charges électriques qui se déplacent à travers le conducteur font partie des atomes des substances dans le conducteur lui-même.

L'électricité est un  phénomène naturel , tout comme le feu. Le plus connu est l'apparition de la  foudre dans une tempête , qui est causée par une différence potentielle dans l'atmosphère. Certains poissons, comme les anguilles électriques, sont également capables de produire de l'électricité. De plus, le système nerveux animal et humain fonctionne avec des signaux électriques.

Comment l'énergie électrique est-elle générée?

L'énergie électrique ne peut tout simplement pas être trouvée librement dans la nature d'une manière qui peut être exploitée. Il peut être observé lors de tempêtes électriques, mais la difficulté de stocker et de contrôler une telle quantité d'énergie les rend pratiquement inutilisables.

Il existe plusieurs façons de générer de l'énergie électrique que nous pouvons classer en:

  • Sources d'énergie renouvelables.
  • Sources d'énergie non renouvelables.

Sources d'énergie renouvelables

Les moyens de générer de l'énergie électrique renouvelable sont ceux dans lesquels le carburant n'est pas utilisé ou le carburant est inépuisable. Voici quelques exemples d'énergie renouvelable:

Sources d'énergie non renouvelables

Les moyens de produire de l'énergie électrique non renouvelable nécessitent un carburant qui, aussi abondant soit-il, a tendance à s'épuiser. Quelques exemples de non renouvelable sont:

  • L'énergie nucléaire, car nous ne pouvons pas produire plus d'uranium que ce qui peut être extrait dans les mines d'uranium.
  • L'énergie thermique, qui exploite la valeur calorifique des combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel.

Qu'est-ce qu'une centrale électrique?

Une centrale électrique est un ensemble d'installations, d'équipements et d'appareils utilisés directement pour la production d'énergie électrique, ainsi que les installations et bâtiments nécessaires situés sur un certain territoire. Le but d'une centrale électrique est de convertir une partie de l'énergie primaire en énergie électrique, qui est une forme d'énergie secondaire.

Il existe de nombreux types de centrales électriques pouvant fonctionner à la fois sur des énergies renouvelables et non renouvelables. Les centrales nucléaires, par exemple, sont un type de centrale électrique.

Pourquoi l'énergie électrique est-elle importante?

Énergie électriqueL'énergie électrique peut être transformée en de nombreux autres types d'énergie tels que:

  • énergie mécanique (moteurs électriques, machines ...)
  • énergie thermique (radiateurs, poêles ...)
  • énergie lumineuse (lumière).

Le grand avantage de l'énergie électrique est sa facilité de transport.

L'  utilisation de l'électricité  est très répandue dans la société moderne et courante par le biais de la connexion au réseau électrique ou par le biais de piles ou d'accumulateurs. On trouve quotidiennement quelques exemples de son utilisation:

  • Éclairage du bâtiment (public et privé)
  • Éclairage routier.
  • Transport (trains électriques et véhicules électriques)
  • Appareils.
  • Machines industrielles et dans les processus de production industrielle.
  • Machines électriques.
  • Moteurs électriques.

La découverte de l'énergie électrique a donc représenté une  réelle évolution technologique, économique et sociale très forte. Son utilisation a engendré un besoin fort et irréversible du fait de ses avantages par rapport à l'énergie mécanique produite par les moteurs thermiques (moteurs à combustion).

Quels sont les avantages et les inconvénients de l'énergie électrique?

Certains des  avantages  de l'énergie électrique par rapport à d'autres sources d'énergie comprennent:

  • Le fait de pouvoir être transporté sur une distance
  • Faible bruit de fonctionnement des équipements électriques
  • L'absence de gaz d'échappement sur le lieu d'utilisation et le moindre encombrement d'une machine électrique. Cela permet de réduire la présence de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

Parmi les  inconvénients  :

  • Le fait de ne pas être une source primaire.
  • L'utilisation de l'énergie électrique implique la nécessité d'une infrastructure de conversion qui entraîne inévitablement une perte d'efficacité dans le processus de conversion et le transport en amont le long des lignes électriques.

Comment fonctionnent les centrales électriques?

L'électricité est considérée comme  une source d'énergie secondaire . Pour cette raison, il doit être produit par transformation d'une source d'énergie primaire. Dans le processus de transformation, le rendement, toujours inférieur à 100%, se produit dans les centrales électriques.

Énergie électrique

Dans toutes les centrales électriques, à l'exception des centrales solaires photovoltaïques, trois éléments sont nécessaires pour produire de l'électricité:

Importance de l'eau dans l'électricité

Un autre élément important pour produire de l'électricité est l'eau  sous forme liquide ou sous forme de vapeur à  haute pression. L'eau liquide est utilisée comme dans les centrales hydroélectriques, par contre la vapeur d'eau est plus appropriée dans les centrales thermiques, les centrales géothermiques, dans la fission nucléaire et dans les centrales solaires thermiques

Dans les deux cas, l'objectif de l'eau est de faire tourner les  turbines  pour produire un courant alternatif aussi constamment que possible au moyen de l'alternateur.

L'utilisation de l'eau présente les problèmes suivants  liés  à la nécessité de la chauffer:

  • Disponibilité de l'eau.
  • La pollution thermique de l'eau, si elle n'est pas récupérée, est dispersée dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau ou réinjectée dans les lacs, les rivières et la mer.

Dans le cas des  éoliennes,  aucune eau n'est requise, car les éoliennes sont alimentées par la force du vent.

Transport et distribution d'énergie électrique

Une fois la production d'électricité terminée, il est nécessaire de la transporter à grande échelle. Le transport et la distribution à grande échelle de l'électricité produite par les centrales aux utilisateurs finaux s'effectuent via le réseau de transport et le réseau de distribution.

Pourquoi la loi de Joule est-elle importante?

La première loi de Joule (également connue sous le nom d'  effet Joule ) est une loi physique qui établit la  relation entre le courant électrique qui traverse un conducteur et la chaleur qu'il génère .

En fait, ce sont deux lois différentes, qui associent la chaleur générée par le courant électrique et la dépendance de l'énergie interne d'un gaz idéal par rapport à sa pression, son volume et sa température.

Le nom est dédié à James Prescott Joule, qui a travaillé sur ce concept dans les années 1840 et s'exprime comme suit:

Q = I 2 · R · t

Dans la formule Q est la chaleur générée par le courant constant I, qui passe sur un conducteur t de résistance R dans le temps. Lorsque le courant (mesuré en ampères), la résistance (mesuré en ohms) et le temps (mesuré en secondes), l'unité de Q sera le joule.

La première loi Joule est aussi parfois connue sous le nom de  loi Joule-Lenz , car elle a ensuite été jugée indépendante par Heinrich Lenz.

La deuxième loi de Joule signifie que l'énergie interne d'un gaz idéal dépend uniquement de sa température, quels que soient son volume et sa pression.

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Dernier examen: 1 avril 2020