Energie électrique: le courant continu

Un courant continu (en anglais  DC pour Direct Current) est un courant électrique où le flux d'électrons circule continuellement dans une seule direction.

Puissance :     P = U × I

avec:      P en Watt (W)              tension U en volts (V)              courant I en Ampères (A)

Energie électrique d’une charge électrique:  E = q×ΔU avec q=charge électrique (Coulomb) et ΔU en volts

       rappel : un coulomb correspond à un courant électrique de 1A circulant pendant 1 seconde (1C=1 A.s)

Remarque : le stockage de courant est très difficile à faire. Seul le courant continu peut aujourd’hui être stocké (à l’aide de batteries)

Production :
Il peut être produit de manière chimique (piles, les batteries d’accumulateurs ou les piles à combustible),  par la transformation de la tension alternative issue du secteur (transformée en tension continue à l’aide d’un redresseur) ou par une machine à courant continu, fonctionnant en générateur (dynamo).

 

 

Energie électrique:  le courant alternatif  (sinusoïdal) monophasé

Définition: le courant alternatif sinusoïdal (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current en anglais) est un courant électrique qui change de sens et qui est de forme sinusoïdale. Il est dit périodique (il change régulièrement et périodiquement de sens, à une certaine fréquence, 50 Hz en France, c'est-à-dire qu’il fait 50 « allers-retours » par seconde).
La forme la plus utilisée de courant alternatif est le courant sinusoïdal, essentiellement pour la distribution commerciale de l'énergie électrique (230V-50Hz).
En monophasé la distribution électrique se fait à l’aide de 2 fils, la phase et le neutre.

 

• Puissance active: P = U . I . cos φ        (φ =  déphasage entre U et I),  P en Watts (W), cos φ = facteur de puissance
• Puissance réactive: Q = U . I . sin φ     (φ =  déphasage entre U et I), Q en VAR (volt-ampère réactif)
• Puissance apparente:  S = U . I      S en VA (voltampères)

Valeur efficace:

Umax (ou Ucrête) divisé par racine de 2

• Relation entre les puissances:

• La loi d’ohm :  U = R×I   (ou U=Z×I en alternatif). Une résistance parcourue par un courant crée de la chaleur (effet joule) : P=RI². Cette chaleur peut être considérée comme une perte si elle n’est pas utile.

 

 

Les énergies en mécanique

Énergie cinétique

C'est l'énergie due au mouvement de l'objet.

Cas d'un solide en translation

Ec = ½ m.v²

Ec : énergie cinétique (J) m : masse de l'objet en mouvement (kg) v : vitesse de l'objet (m.s-1)

Plus un objet sera lourd, plus il sera difficile de le mettre en mouvement, plus il faudra d'énergie pour le mettre en mouvement c'est à dire y appliquer une force importante.

Cas d'un solide en rotation autour d'un axe fixe

Ec = ½ J.ω²

Ec : énergie cinétique (J) J : moment d'inertie de l'objet (kg.m2) v : vitesse de l'objet (m.s-1)

J caractérise la répartition de la masse de l'objet par rapport à l'axe de rotation. I dépend de la géométrie de l'objet par rapport à l'axe de rotation.

  

Relation entre vitesse et vitesse angulaire

V = R x ω

V : vitesse du point M en m.s-1 V = R x ω R : distance du point M à l'axe de rotation en m ω : vitesse angulaire en rad.s-1

En mécanique du solide, on appelle couple un ensemble de forces appliquées à un solide dont la résultante est nulle, mais dont le moment total est non nul. En pratique, un couple tend seulement à mettre en rotation le système, c'est-à-dire qu'il provoque une variation de son moment cinétique, sans modifier le mouvement de son centre de gravité. Le couple s'exprime en N.m

Ce qui caractérise principalement un système en rotation (moteur, ...) est donc la vitesse de rotation et le couple.