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Conversion et transport de l'énergie électrique

Programme en vigueur — arrêté du 2023, applicable en Terminale depuis la rentrée 2024. Voir le texte

Rendement d'une conversion et sa limite. Pertes par effet Joule, rôle de la haute tension et du transformateur. Stockage et rendement d'un aller-retour.

La règle d'or

Les pertes en ligne valent la résistance fois le carré de l'intensité : c'est l'intensité qu'il faut réduire, donc la tension qu'il faut élever.

L'erreur que tout le monde fait

Calculer les pertes en ligne à partir de la puissance transportée plutôt qu'à partir de l'intensité.

La puissance transportée ne dit rien à elle seule des pertes : la même puissance peut passer sous une intensité forte ou faible selon la tension choisie. Comme les pertes dépendent du carré de l'intensité, tout se joue là. Sauter l'étape de l'intensité fait manquer le seul raisonnement que l'exercice demande.

Toujours calculer l'intensité d'abord, en divisant la puissance par la tension.

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Notions à maîtriser

rendement
effet Joule
tension
intensité
transformateur
stockage

Réviser

Une même ligne peut transporter cent mégawatts sans difficulté, ou se révéler totalement incapable de le faire. Rien n'a changé dans le câble : seule la tension diffère. Comprendre pourquoi, c'est comprendre pourquoi le paysage est traversé de pylônes à très haute tension plutôt que de gros câbles.

1Le rendement d'une conversion

Définition

Rendement — Le rendement d'une conversion est le rapport entre l'énergie utile obtenue et l'énergie fournie. Il est toujours inférieur à 1, et cette limite n'est pas un défaut de fabrication : une machine thermique ne peut pas convertir toute la chaleur reçue en travail. L'énergie manquante n'est pas détruite — elle est évacuée sous forme de chaleur, inutilisable à ce niveau de température.

η = \frac{E _{u t i l e}}{E _{f o u r ni e}}

2Pourquoi la haute tension

Propriété

Une ligne possède une résistance, et le passage du courant l'échauffe : c'est l'effet Joule. La puissance perdue vaut la résistance multipliée par le carré de l'intensité. Or pour une puissance donnée, l'intensité est le quotient de cette puissance par la tension : élever la tension divise l'intensité d'autant, et les pertes du carré de ce facteur.

P_{p er d u e} = R \times I^{2} avec I = P \div U

Règle

Les pertes en ligne valent la résistance fois le carré de l'intensité : c'est l'intensité qu'il faut réduire, donc la tension qu'il faut élever. Diviser l'intensité par dix divise les pertes par cent — le carré fait tout le travail.

I \div 10 \Rightarrow P_{p er d u e} \div 100

Définition

Transformateur — Le transformateur est ce qui rend la haute tension praticable. Il élève la tension à la sortie de la centrale et l'abaisse à l'approche des usages, en conservant approximativement la puissance : le rapport des tensions est celui des nombres de spires. Il ne fonctionne qu'en courant alternatif — c'est l'une des raisons historiques pour lesquelles le réseau l'est.

Piège

Calculer les pertes en ligne à partir de la puissance transportée plutôt qu'à partir de l'intensité.

Pourquoi — La puissance transportée ne dit rien à elle seule des pertes : la même puissance peut passer sous une intensité forte ou faible selon la tension choisie. Comme les pertes dépendent du carré de l'intensité, tout se joue là. Sauter l'étape de l'intensité, c'est manquer le seul raisonnement que l'exercice demande.

Le réflexe — Toujours calculer l'intensité d'abord, en divisant la puissance par la tension.

3Stocker

Propriété

Le stockage de l'électricité passe toujours par une autre forme d'énergie, donc par deux conversions : une station de pompage remonte de l'eau dans un bassin haut puis la turbine ; une batterie passe par la chimie. Chaque aller-retour a son rendement, inférieur à 1. Stocker coûte donc une part de ce qu'on stocke, et cette part est irréductible.

Traiter un calcul de rendement ou de pertes

Écrire chaque grandeur avec son unité, et vérifier l'homogénéité.
Calculer l'intensité avant toute chose, en divisant la puissance par la tension.
Élever l'intensité au carré, puis multiplier par la résistance.Diviser l'intensité par dix divise les pertes par cent : le carré fait tout.
Rapporter les pertes à la puissance transportée pour juger de la plausibilité.
Conclure par une phrase, jamais par un nombre seul.

▢Ai-je calculé l'intensité avant les pertes ?
▢Ai-je bien élevé l'intensité au carré ?
▢Ai-je rapporté les pertes à la puissance transportée ?
▢Ai-je dit pourquoi le rendement est inférieur à 1 ?
▢Ai-je expliqué le rôle du transformateur ?
▢Ai-je rappelé que stocker coûte une part de ce qu'on stocke ?

L'essentiel en 8 points

·Rendement = utile ÷ fourni, toujours inférieur à 1.
·L'énergie manquante part en chaleur, elle n'est pas détruite.
·Effet Joule : pertes = R × I², le carré de l'intensité.
·I = P ÷ U : calculer l'intensité avant les pertes.
·Élever la tension divise l'intensité, et les pertes au carré.
·Intensité ÷ 10 → pertes ÷ 100.
·Le transformateur élève puis abaisse la tension ; il exige l'alternatif.
·Stocker = deux conversions, donc un coût irréductible.

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Fiche PDF — Conversion et transport de l'énergie électrique

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Trois documents à imprimer, 6 pages en tout : le cours, les exercices avec la place pour écrire, et le corrigé détaillé avec son barème.

Au sommaire du cours

1. Le rendement d'une conversion
2. Pourquoi la haute tension
3. Stocker

Vérifié automatiquement — non relu par un enseignant. Conforme au programme officiel · version 2026.1.

Exercices corrigés

Notions. Répondre en une phrase précise.

Connaître

a.Définir le rendement et dire pourquoi il est inférieur à 1.
b.Comment s'expriment les pertes par effet Joule ?
c.Pourquoi élever la tension réduit-il les pertes ?
d.À quoi sert un transformateur ?
e.Pourquoi le stockage a-t-il toujours un coût énergétique ?

›Voir le corrigé

a. Le rapport entre l'énergie utile et l'énergie fournie. Une part est toujours évacuée en chaleur inutilisable : ce n'est pas un défaut, c'est une limite physique.
b. La résistance multipliée par le carré de l'intensité.
c. Parce que pour une puissance donnée, l'intensité est la puissance divisée par la tension : élever la tension divise l'intensité, et les pertes du carré de ce facteur.
d. À élever la tension en sortie de centrale et à l'abaisser près des usages, en conservant approximativement la puissance. Il exige un courant alternatif.
e. Parce qu'il passe par une autre forme d'énergie, donc par deux conversions, chacune de rendement inférieur à 1.

Pertes en ligne. Une ligne de résistance 10 Ω doit transporter 100 MW, soit 100 000 000 W.

Calculer

a.Calculer l'intensité sous 400 kV, soit 400 000 V.
b.En déduire la puissance perdue.
c.Quelle part de la puissance transportée cela représente-t-il ?
d.Reprendre sous 20 kV, soit 20 000 V.
e.Commenter le résultat obtenu.

›Voir le corrigé

a. Intensité, en ampères : $100000000 \div 400000 = 250$
b. Pertes, en watts : $10 \times 250 \times 250 = 625000$
Soit 625 kW.
c. Part perdue : $625000 \div 100000000 = 0, 00625$
Soit 0,625 % — négligeable devant ce qui est transporté.
d. Sous 20 000 V, l'intensité vaut : $100000000 \div 20000 = 5000$
et les pertes valent, en watts : $10 \times 5000 \times 5000 = 250000000$
e. Soit 250 MW, deux fois et demie la puissance à transporter : le résultat est physiquement impossible, et c'est la conclusion attendue — la ligne ne peut pas fonctionner à cette tension. La tension a été divisée par 20, l'intensité multipliée par 20, les pertes par 400.

Rendements. Une centrale reçoit 1000 MJ d'énergie thermique et fournit 380 MJ d'électricité. Une station de pompage restitue 750 kWh pour 1000 kWh consommés.

Calculer

a.Calculer le rendement de la centrale.
b.Que devient l'énergie non convertie ?
c.Calculer le rendement de l'aller-retour de stockage.
d.Combien faut-il stocker pour restituer 600 kWh ?
e.Pourquoi ce rendement ne condamne-t-il pas le stockage ?

›Voir le corrigé

a. Rendement : $380 \div 1000 = 0, 38$
Soit 38 %.
b. Elle est évacuée en chaleur, vers l'air ou un cours d'eau. Elle n'est pas détruite : elle est inutilisable à ce niveau de température.
c. Rendement de l'aller-retour : $750 \div 1000 = 0, 75$
d. Énergie à stocker, en kilowattheures : $600 \div 0, 75 = 800$
e. Parce que la question n'est pas de perdre le moins possible, mais de disposer de l'énergie au bon moment. Une énergie produite quand personne ne la demande vaut zéro : 75 % d'une énergie utilisable valent mieux que 100 % d'une énergie perdue faute de preneur.

Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte

Calculer l'intensité en premier5 ptsPerdu si : Partir de la puissance transportée
Utiliser le carré de l'intensité5 ptsPerdu si : Oublier le carré
Juger la plausibilité du résultat3 ptsPerdu si : Annoncer des pertes supérieures sans le voir
Expliquer la limite du rendement4 ptsPerdu si : Y voir un défaut technique
Situer le rôle du transformateur3 ptsPerdu si : L'omettre dans la chaîne

La méthode

Traiter un calcul de rendement ou de pertes

1
Écrire chaque grandeur avec son unité, et vérifier l'homogénéité.
2
Calculer l'intensité avant toute chose, en divisant la puissance par la tension.
3
Élever l'intensité au carré, puis multiplier par la résistance.
Diviser l'intensité par dix divise les pertes par cent : le carré fait tout.
4
Rapporter les pertes à la puissance transportée pour juger de la plausibilité.
5
Conclure par une phrase, jamais par un nombre seul.

Se tester

Touches 1 à 4

Les questions de ce chapitre ne sont pas encore disponibles. Voici un échantillon pour patienter.

Mathématiques4ème

Question 1

Dans un triangle rectangle, l'hypoténuse mesure 13 cm et un côté 5 cm. Combien mesure le troisième côté ?

Aucun compte requis — réponds, la correction s'affiche aussitôt.

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Questions fréquentes

Conversion et transport de l'énergie électrique : c'est en quelle classe ?

Ce chapitre est au programme de Enseignement scientifique au lycée, en classe de Terminale, année du Baccalauréat. Il est défini par le Bulletin Officiel de l'Éducation nationale, le texte de référence qui fixe ce qui doit être enseigné dans chaque matière.

Que faut-il savoir sur Conversion et transport de l'énergie électrique ?

Rendement d'une conversion et sa limite. Pertes par effet Joule, rôle de la haute tension et du transformateur. Stockage et rendement d'un aller-retour. Les notions à maîtriser sont : rendement, effet Joule, tension, intensité, transformateur, stockage.

Où télécharger la fiche PDF de Conversion et transport de l'énergie électrique ?

Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 6 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.

Le corrigé de Conversion et transport de l'énergie électrique est-il fourni ?

Oui, et c'est un document à part : chaque exercice y est repris étape par étape, avec le barème détaillé en fin de fiche — ce qui est attendu, combien de points, et ce qui fait perdre le point. Un parent qui ne se souvient plus du programme peut corriger une copie avec.

Conversion et transport de l'énergie électrique peut-il tomber au Baccalauréat ?

Ce chapitre fait partie du programme officiel de Terminale, il entre donc dans le périmètre du Baccalauréat. Le sujet exact varie chaque année et aucun chapitre n'est garanti, mais l'ensemble du programme de l'année est susceptible d'être évalué : mieux vaut ne pas parier sur des impasses.

Comment réviser Conversion et transport de l'énergie électrique efficacement ?

Commence par lire la fiche de révision pour remettre la règle en place, puis enchaîne immédiatement sur le quiz de cette page. Répondre juste après avoir lu ne suffit pas : reviens sur le chapitre deux ou trois jours plus tard. C'est l'espacement des révisions, plus que leur durée, qui fait tenir une notion en mémoire. Une session de quinze minutes répétée vaut mieux qu'une heure unique.

Faut-il un compte pour s'entraîner sur Conversion et transport de l'énergie électrique ?

Non. Les quiz, les corrections détaillées et les fiches de révision sont accessibles sans créer de compte et sans donner d'adresse e-mail. Le compte gratuit sert uniquement à conserver la progression d'un appareil à l'autre.

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