Physique-Chimie Terminale Spécialité
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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Ch. 22
Méthode
Thème 4
Sujet Bac expérimental A
Exclusivité numérique
Charge d'un téléphone grâce à l'énergie radiative
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Énoncé
Avec l'essor des téléphones portables depuis les années 90, la problématique liée au chargement des batteries a poussé les industriels à développer des technologies de stockage de plus en plus efficaces.
Le développement des cellules photovoltaïques pourrait à terme rendre autonome ces appareils.
Le développement des cellules photovoltaïques pourrait à terme rendre autonome ces appareils.
Quelle est la durée nécessaire pour charger un smartphone à l'aide d'une cellule photovoltaïque ?
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Doc. 1Production d'électricité
À l'échelle mondiale, l'électricité est majoritairement produite à partir de ressources fossiles telles que le charbon et le gaz naturel. Afin de convertir l'énergie chimique stockée dans ces ressources en énergie électrique, les centrales thermiques réalisent des combustions, qui sont notamment à l'origine de la production de dioxyde de carbone \text{CO}_2\text{(g)}, un gaz à effet de serre.
La France utilise majoritairement la fission de l'uranium pour produire son énergie électrique. Cette fission a certes le grand avantage de ne pas produire de dioxyde de carbone, mais elle nécessite des dispositions contraignantes pour gérer les déchets radioactifs qui en résultent.
Sous la pression de l'opinion publique, les fournisseurs d'électricité cherchent à diversifier les ressources utilisées, notamment en augmentant la part des ressources dites « vertes » et/ou renouvelables. Des technologies telles que l'hydroélectrique, le photovoltaïque ou l'éolien se développent pour répondre à cet enjeu.
Sous la pression de l'opinion publique, les fournisseurs d'électricité cherchent à diversifier les ressources utilisées, notamment en augmentant la part des ressources dites « vertes » et/ou renouvelables. Des technologies telles que l'hydroélectrique, le photovoltaïque ou l'éolien se développent pour répondre à cet enjeu.
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Doc. 2Photovoltaïque
Depuis la découverte de l'effet photoélectrique à la fin du XIXe siècle, de nouvelles technologies telles que les panneaux photovoltaïques se sont développées.
Les panneaux couramment utilisés sont aujourd'hui constitués de silicium. Il s'agit en fait d'un matériau semiconducteur qui, soumis à un rayonnement lumineux dont la longueur d'onde est assez grande, produit une tension électrique. Si le panneau est relié à un circuit, alors un courant électrique le parcourt.
Les panneaux couramment utilisés sont aujourd'hui constitués de silicium. Il s'agit en fait d'un matériau semiconducteur qui, soumis à un rayonnement lumineux dont la longueur d'onde est assez grande, produit une tension électrique. Si le panneau est relié à un circuit, alors un courant électrique le parcourt.
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Doc. 3Matériel nécessaire
- Cellule photovoltaïque
- Multimètre
- Resistor variable
- Lampe
- Solarimètre
- Règle
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Doc. 4Batterie de téléphone
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Doc. 5Caractéristiques intensité/tension en fonction de l'éclairement reçu du module
| Puissance nominale P_\text{n} (W) | 290 | 295 | 300 | 305 | 310 |
| Rendement du module (%) | 17{,}8 | 18{,}1 | 18{,}4 | 18{,}7 | 19{,}1 |
| Tension nominale U_\text{n} (V) | 32{,}3 | 32{,}6 | 32{,}7 | 32{,}9 | 33{,}1 |
| Intensité nominale I_\text{n} (A) | 8{,}99 | 9{,}05 | 9{,}18 | 9{,}28 | 9{,}38 |
| Tension de circuit ouvert U_\text{o} (V) | 39{,}7 | 39{,}8 | 39{,}9 | 40{,}2 | 40{,}5 |
| Courant de circuit I (A) | 9{,}57 | 9{,}63 | 9{,}80 | 9{,}91 | 10{,}02 |
| Tolérance maximum de P_\text{n} (%) | 0/+3 | ||||
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Questions
1
Contexte (10 minutes conseillées)
1. Décrire très succinctement le fonctionnement d'un panneau photovoltaïque.
2. Commenter les rendements du panneau dont les caractéristiques techniques sont données en doc. 5 .
3. Donner les avantages et les inconvénients de l'utilisation de l'énergie solaire par rapport aux énergies thermiques fossiles et nucléaire.
2
Caractéristiques de la cellule (35 minutes conseillées)
4. À l'aide de la liste de matériel à disposition, réaliser le schéma d'un montage électrique permettant de déterminer la caractéristique I = f(U) de la cellule photovoltaïque.
Appel n°1
Appeler le professeur pour lui présenter le protocole, ou en cas de difficulté.
Cliquez pour accéder à une zone de dessin
5. Réaliser le montage ainsi que les mesures.
6. Tracer la caractéristique I = f(U) de la cellule photovoltaïque.
GeoGebra
7. Tracer la courbe de la puissance en fonction de l'intensité du courant de la cellule.
GeoGebra
8. Donner la puissance de crête de la cellule.
Appel n°2
Appeler le professeur pour lui présenter les résultats, ou en cas de difficulté.
3
Calcul de la durée de charge du téléphone (15 minutes conseillées)
En supposant que l'on dispose d'un chargeur de téléphone compatible avec la batterie du doc. 5 et la cellule photovoltaïque étudiée, on souhaite déterminer la durée de charge complète de la batterie.
9. Donner la relation liant l'énergie transférée E à la puissance P du convertisseur et à la durée du chargement \Delta t.
10. Déduire de l'étiquette de la batterie du téléphone l'énergie nécessaire pour la charge complète de la batterie, et l'exprimer en joule (J).
11. Déduire la durée de chargement \Delta t.
Défaire le montage et ranger la paillasse
Se Préparer aux ECE
Rédiger une fiche de synthèse concernant le tracé de la caractéristique d'un dipôle.
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Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.
j'ai une idée !
Oups, une coquille
