Programme en vigueur — arrêté du 2023, applicable en Terminale depuis la rentrée 2024. Voir le texte
L'induction et l'alternateur. L'électricité comme vecteur et non comme source. Les filières de production et ce qui les distingue réellement.
La règle d'or
L'électricité n'est pas une source d'énergie mais un vecteur : elle se fabrique à partir d'autre chose et se consomme quasiment quand on la produit.
L'erreur que tout le monde fait
Parler d'électricité « propre » ou « sale », comme si le courant lui-même portait une empreinte.
L'électricité qui circule dans un câble est la même partout. Ce qui diffère est la filière qui l'a produite, et ce que cette production coûte en ressources, en emprise et en émissions. Confondre le vecteur et la source empêche toute comparaison sérieuse : on juge alors le fil au lieu de la centrale.
Avant de qualifier une électricité, nommer la filière et l'unité de comparaison employée.
« Produire de l'énergie » : l'expression est partout et elle est fausse. L'énergie ne se produit pas, elle se convertit, et une part s'échappe à chaque conversion sous une forme dont on ne fera rien. Deux siècles d'histoire électrique tiennent dans ce constat — non pas trouver de l'énergie, mais la convertir, la transporter et l'avoir au moment où elle est demandée.
1L'induction, geste fondateur
Propriété
Le principe découvert au XIXᵉ siècle est celui de l'induction : déplacer un aimant devant une bobine y fait apparaître une tension. Toute la production électrique de masse en découle. L'alternateur en est la mise en œuvre industrielle — un rotor aimanté tourne devant des bobines fixes et engendre une tension alternative.
Règle
L'électricité n'est pas une source d'énergie mais un vecteur : elle se fabrique à partir d'autre chose — chute d'eau, vapeur, vent, rayonnement — et se consomme quasiment au moment où on la produit. Sa force est de se transporter loin et de se convertir en presque tout ; sa faiblesse est de se stocker mal.
Parler d'électricité « propre » ou « sale », comme si le courant lui-même portait une empreinte.
Pourquoi — L'électricité qui circule dans un câble est la même partout. Ce qui diffère, c'est la filière qui l'a produite et ce que cette production coûte en ressources, en emprise et en émissions. Confondre le vecteur et la source empêche toute comparaison sérieuse : on juge le fil au lieu de la centrale.
Le réflexe — Avant de qualifier une électricité, nommer la filière et l'unité de comparaison employée.
2Ce qui distingue réellement les filières
Propriété
La plupart des filières partagent le même geste terminal : faire tourner un alternateur. Ce qui les distingue est ce qui entraîne la turbine — vapeur produite par une combustion ou une réaction nucléaire, chute d'eau, vent. Le photovoltaïque fait exception : il convertit directement le rayonnement, sans pièce mobile ni alternateur.
Définition
Pilotabilité — Une filière est pilotable quand on peut décider du moment et du niveau de sa production. L'hydraulique de barrage l'est fortement, le nucléaire en partie, l'éolien et le photovoltaïque pas du tout — ils produisent quand la ressource est là. Ce critère est souvent plus déterminant que la puissance installée, car le réseau doit équilibrer à chaque instant ce qui est injecté et ce qui est soutiré.
Attention à ne pas confondre puissance installée et énergie produite. La puissance est un débit — ce que l'installation peut fournir à un instant donné ; l'énergie est ce qu'elle a effectivement fourni sur une durée. Une même puissance installée ne donne pas la même énergie annuelle selon la filière, parce que le facteur de charge diffère. Comparer deux parcs par leur seule puissance ne dit presque rien.
Décrire une filière de production électrique
Nommer la source primaire : rayonnement, vent, chute d'eau, chaleur.
Décrire la conversion intermédiaire, s'il y en a une : vapeur, rotation.
Dire si un alternateur intervient, et pourquoi.Le photovoltaïque fait exception : il convertit directement, sans pièce mobile.
Préciser ce qui est pilotable dans la filière et ce qui ne l'est pas.
Conclure sur ce que la filière apporte au réseau, pas sur une préférence.
▢Ai-je dit que l'électricité est un vecteur ?
▢Ai-je nommé l'induction comme principe et l'alternateur comme dispositif ?
▢Ai-je identifié ce qui entraîne la turbine dans chaque filière ?
▢Ai-je signalé l'exception du photovoltaïque ?
▢Ai-je distingué puissance installée et énergie produite ?
L'essentiel en 8 points
·Induction : déplacer un aimant devant une bobine crée une tension.
·L'alternateur est la mise en œuvre industrielle de l'induction.
·L'électricité est un vecteur, pas une source.
·Presque toutes les filières finissent par un alternateur.
·Le photovoltaïque convertit directement, sans pièce mobile.
·Pilotable : on décide du moment et du niveau de production.
·Puissance = débit ; énergie = ce qui a été fourni sur une durée.
·Facteur de charge = énergie produite ÷ énergie maximale théorique.
2
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Fiche PDF — Deux siècles d'énergie électrique
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3
Exercices corrigés
1
Notions. Répondre en une phrase précise.
Connaître
a.Énoncer le principe de l'induction.
b.Qu'est-ce qu'un alternateur ?
c.Pourquoi l'électricité est-elle un vecteur ?
d.Quelle filière n'utilise pas d'alternateur ?
e.Définir la pilotabilité.
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Le déplacement d'un aimant devant une bobine y fait apparaître une tension. C'est de là que vient toute la production électrique de masse.
b. Un dispositif où un rotor aimanté tourne devant des bobines fixes et engendre une tension alternative.
c. Parce qu'elle est fabriquée à partir d'une autre forme d'énergie et sert à la transporter jusqu'à l'usage : on ne la trouve pas exploitable dans la nature.
d. Le photovoltaïque : il convertit directement le rayonnement, sans pièce mobile.
e. La capacité à décider du moment et du niveau de la production. Le barrage l'est fortement, l'éolien pas du tout.
2
Puissance et énergie. Un parc de puissance installée 100 MW a produit 175 GWh en une année. Une année compte 8 760 heures.
Calculer
a.Quelle énergie le parc aurait-il produite en fonctionnant à pleine puissance toute l'année ?
b.En déduire le facteur de charge.
c.Un second parc de 50 MW produit 175 GWh. Que vaut son facteur de charge ?
d.Que conclure de la comparaison des puissances installées ?
e.Pourquoi le facteur de charge ne suffit-il pas à classer deux filières ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Énergie maximale théorique, en mégawattheures :100×8760=876000
Soit 876 GWh.
b. Facteur de charge :175÷876≈0,1998
Soit environ 20 %.
c. Le maximum théorique vaut alors la moitié, soit 438 GWh, et le facteur de charge :175÷438≈0,3995
Soit environ 40 % — le double, pour la même énergie produite.
d. Que la puissance installée ne dit presque rien à elle seule : deux parcs de puissances très différentes ont fourni la même énergie annuelle.
e. Parce qu'il ignore le moment de la production. Une filière à facteur de charge modeste mais pilotable peut être plus utile au réseau qu'une filière régulière mais subie.
3
Filières et vocabulaire. Argumenter.
Argumenter
a.Pourquoi « électricité propre » est-il un raccourci fautif ?
b.Décrire la chaîne de conversion d'une centrale thermique.
c.Décrire celle d'une éolienne, puis celle d'un panneau photovoltaïque.
d.Qu'ont en commun les deux premières et pas la troisième ?
e.Pourquoi la pilotabilité pèse-t-elle autant dans les choix de réseau ?
›Voir le corrigéMasquer le corrigé
a. Parce que le courant est identique quelle que soit son origine. Ce qui se qualifie est la filière de production, pas le vecteur qui circule dans le câble.
b. Combustion ou réaction nucléaire → chaleur → vaporisation d'eau → la vapeur entraîne une turbine → la turbine entraîne un alternateur → tension alternative.
c. Éolienne : le vent entraîne les pales → rotation → alternateur. Photovoltaïque : le rayonnement est converti directement en tension dans le matériau, sans rotation.
d. Les deux premières passent par une rotation et un alternateur ; le photovoltaïque non. C'est la seule vraie rupture technique parmi les filières courantes.
e. Parce que le réseau doit équilibrer à chaque instant ce qui est injecté et ce qui est soutiré. Une production qu'on ne commande pas oblige à disposer d'autre chose pour la compléter.
Ce qui rapporte des points, ce qui en coûte
Poser l'électricité comme vecteur5 ptsPerdu si : En parler comme d'une source
Décrire une chaîne de conversion complète5 ptsPerdu si : Sauter l'étape intermédiaire
Signaler l'exception photovoltaïque3 ptsPerdu si : Généraliser l'alternateur à tout
Distinguer puissance et énergie4 ptsPerdu si : Comparer deux parcs par leur puissance seule
Employer la pilotabilité à bon escient3 ptsPerdu si : L'ignorer dans la comparaison
4
La méthode
Décrire une filière de production électrique
1
Nommer la source primaire : rayonnement, vent, chute d'eau, chaleur.
2
Décrire la conversion intermédiaire, s'il y en a une : vapeur, rotation.
3
Dire si un alternateur intervient, et pourquoi.
Le photovoltaïque fait exception : il convertit directement, sans pièce mobile.
4
Préciser ce qui est pilotable dans la filière et ce qui ne l'est pas.
5
Conclure sur ce que la filière apporte au réseau, pas sur une préférence.
5
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.
Deux siècles d'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 Deux siècles d'énergie électrique ?+
L'induction et l'alternateur. L'électricité comme vecteur et non comme source. Les filières de production et ce qui les distingue réellement. Les notions à maîtriser sont : alternateur, induction, conversion, vecteur, filière, puissance.
Où télécharger la fiche PDF de Deux siècles d'énergie électrique ?+
Sur cette page, dans le bloc « Imprimer » : 3 documents à télécharger — le cours, les exercices et le corrigé — soit 5 pages au format A4, prêtes à imprimer. Le téléchargement est gratuit, immédiat, et ne demande ni compte ni adresse e-mail.
Le corrigé de Deux siècles d'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.
Deux siècles d'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 Deux siècles d'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 Deux siècles d'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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