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cours:tecsoc3 [2019/05/20 10:21]
mrcjl [Les différentes technologies] |
cours:tecsoc3 [2025/01/08 21:32] (Version actuelle)
mrcjl [Comparaison énergétique] |
| [[cours:start]] - [[cours:4ème]] - Comparaison des technologies d'ampoules [TH1] | ~~NOTOC~~ |
| ======Comparaison des technologies d'ampoules [TH1]====== | ======Comparaison des technologies d'ampoules [TH1]====== |
| Au cours des 2 derniers siècles, l'utilisation massive des énergies fossiles a permis le développement économique, mais cela c'est fait au détriment des ressources et de l'environnement. Aujourd'hui, nous en avons pris conscience et développons les énergies renouvelables autant que les économies d'énergie. | Au cours des 2 derniers siècles, l'utilisation massive des énergies fossiles a permis le développement économique, mais cela c'est fait au détriment des ressources et de l'environnement. Aujourd'hui, nous en avons pris conscience et développons les énergies renouvelables autant que les économies d'énergie. |
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| Dans cette séquence, nous allons découvrir la problématique du besoin de s'éclairer chez soi, les innovations en ce domaine, leurs avantages et inconvénients. Nous réaliserons des mesures et réfléchirons à la meilleure manière de les réaliser. | <WRAP center round box 90%> |
| | **Compétences du socle commun :** |
| | * CT 1.2 : Mesurer des grandeurs de manière directe ou indirecte. |
| | * CS 1.5 : Respecter une procédure de travail garantissant un résultat en respectant les règles de sécurité et d’utilisation des outils mis à disposition. |
| | * CS 1.7 : Interpréter des résultats expérimentaux, en tirer une conclusion et la communiquer en argumentant. |
| | </WRAP> |
| | <WRAP center round box 90%> |
| | J’ai acquis la compétence si : |
| | * Je suis capable de proposer un protocole de mesure valide. |
| | * Je suis capable de réaliser les mesures nécessaires. |
| | * Je suis capable de tirer une conclusion de mon travail. |
| | </WRAP> |
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| | Dans cette séquence, pour la problématique "Besoin de s'éclairer chez soi", nous allons découvrir les innovations faites, leurs avantages et leurs inconvénients. Nous réaliserons des mesures (après avoir réfléchi à un protocole), des calculs et des graphiques pour mettre en évidence les économies réalisées. |
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| =====Les différentes technologies===== | =====Les différentes technologies===== |
| {{ :cours:img_ampoules.png?400 |}} | {{ :cours:img_ampoules.png?400 |}} |
| Au fil du temps, 4 technologie d'ampoules se sont succédées {{ :cours:caracteristiques_des_ampoules.pdf |(document joint)}}. Aujourd'hui, les 2 premières sont interdites car classées trop énergivore. | * **En 1879 Joseph Swan et Thomas Edison mettent au point l'ampoule à filament et révolutionne la manière de s'éclairer**. Un filament, généralement en tungstène, est porté à incandescence sous l'effet du courant électrique. Il est placé dans une ampoule en verre vide d'air pour éviter qu'il ne se consume trop vite. Dans ce procédé, seule 5% de l'énergie produit de la lumière le reste étant transformé en chaleur. La durée de vie d'environ 1000 h est courte. |
| | * **En 1959 le procédé est amélioré grâce à l'utilisation de gaz halogéné**. Le rendement augmente d'environ 30 % et la durée de vie double. La lampe halogène a particulièrement été utilisé pour les basses tensions (en automobile ...). |
| | * **En 1926, apparait la lampe fluorescente, innovation majeure pour l'éclairage électrique**. Son principe est basé sur l'émission d'électrons à partir d'une électrode chauffée par un starter. Les électrons excitent du mercure contenu dans un tube et génèrent des rayons ultra violets qui se transforment en lumière visible grâce à la couche fluorescente qui recouvre le tube. D'abord utilisé en 2 composants (bloc starter et tube interchangeable) le principe a été miniaturisé sous forme d'ampoule. Le rendement est 4 à 5 fois meilleur que pour l'ampoule à filament et la durée de vie 6 à 15 fois supérieure. La chaleur dégagée est elle nettement réduite. Elle possède néanmoins des inconvénient, contient des matières polluantes, spectre lumineux incomplet, parfois allumage progressif, parasitage électrique, fragilité lors des séquences marche/arrêt répétées, prix plus élevé. |
| | * **La LED inventée en 1962 est adaptée aux fortes puissances en 2014**. Son principe est basé sur l'électroluminescence de certain métaux supraconducteur. Les avantages sont nombreux : consommation d'énergie réduite, utilisation possible en basse tension, quasiment pas de dégagement de chaleur, durée de vie très importante, possibilité de couleur ... Les inconvénients sont réduit et se limite aux ampoules bas de gamme qui génère de la lumière bleu (nocive) et des perturbations électrique dues au système d'alimentation de l'ampoule. |
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| <WRAP group><WRAP half column> | <WRAP round tip>Au fil du temps, 4 technologie d'ampoules se sont succèdes : |
| ====L'étiquette énergie==== | * **Filament de Tungstène** (fil porté à incandescence dans une ampoule vide d'air) |
| L'étiquette énergie a été instauré par le gouvernement en 1992 et s'est avéré très efficaces pour les appareils électroménager. Du fait des progrès des appareils, il a été nécessaire de rajouter des catégories (A+, A++ et A+++). | * **Halogène** (fil porté à incandescence dans une ampoule contenant un gaz halogénés) |
| | * **Fluocompacte** (un gaz est excité dans un tube recouvert d'une substance fluorescente) |
| | * **LED** (issu de la technologie des diodes électroluminescentes) |
| | Aujourd'hui, les 2 premières sont interdites car classées trop énergivore.</WRAP> |
| | Pour une puissance lumineuse équivalente, la consommation électrique et la durée de vie ont été améliorées {{ cours:caracteristiques_des_ampoules.pdf |(document joint)}} . |
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| <WRAP tip> L'étiquette énergie permet à un consommateur de choisir un appareil électrique en connaissance de ses consommations. | =====Comparaison énergétique===== |
| | Pour comparer les performances des ampoules, je vais devoir faire appel à la **démarche d'investigation** afin de déterminer des **expériences/mesures** utiles. \\ |
| | Je vais donc devoir connaître le fonctionnement d'appareils tels le **Wattmètre** (mesure de l'énergie électrique) et le **Luxmètre** (mesure de l'éclairement lumineux) {{:cours:re_appareils_mesures.pdf |(document joint)}}. \\ |
| | Je devrais aussi définir un protocole de mesure, par exemple : |
| | * Laisser le temps aux ampoules de chauffer et d'être dans leur mode de fonctionnement optimal avant de lire les mesures, |
| | * Faire les mesures de luminosité à l'abri de la lumière ambiante (dans le noir) afin de ne pas fausser les résultats |
| | * Mesurer la luminosité toujours à la même distance car elle décroit en fonction de la distance. |
| | * Noter les résultats dans un tableau qui est ici le mode de représentation le plus adapté. |
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| A la suite de la marque et du modèle, elle comporte les principales indications chiffrées nécessaires au choix mais aussi une information de synthèse codée de A(+++) à G.</WRAP> | <WRAP round tip>Pour comparer les performances en matière d'économie d'énergie des différents types d'ampoules, je vais devoir mesurer leur **puissance électrique consommée (Wh)** et leur **énergie lumineuse restituée (lux)**. |
| </WRAP><WRAP half column> | |
| {{ :cours:img_etiquette_energie.jpg?400 |}} | |
| </WRAP></WRAP> | |
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| ====Comparaison énergétique==== | Pour cela, j'ai besoin de connaître l'utilisation du **Wattmètre** et du **Luxmètre**. \\ |
| Pour comparer leur performance en matière d'économie d'énergie, je vais devoir mesurer leur puissance électrique consommée (W) et leur énergie lumineuse restituée (lux). Pour cela, j'ai besoin de connaitre l'utilisation du Wattmètre et du Luxmètre {{ :cours:re_appareils_mesures.pdf |(document joint)}}. J'ai aussi besoin de définir un protocole de mesure afin d'éviter de fausser les résultats. | J'ai aussi besoin de définir un **protocole de mesure** afin de rendre les mesures reproductibles sans en fausser les résultats avec des causes extérieures à notre problème. |
| * Laisser le temps aux ampoules de chauffer et d'être dans leur mode de fonctionnement optimal, | </WRAP> |
| * Faire les mesures de luminosité dans le noir absolu afin de ne pas fausser les résultats | |
| * Mesurer la luminosité toujours à la même distance car elle décroit en fonction de la distance. | ^ Mesure ^ Incandescence ^ Halogène ^ Fluocompacte ^ Électroluminescente ^ |
| * Les résultats seront noté dans un tableau qui est ici le mode de représentation le plus adapté. | | Énergie consommée (Wh) | | | | | |
| {{ :cours:img_resultat_mesures.jpg?600 |}} | | Lumière restituée (lux) | | | | | |
| | | Rendement (lux/Wh) | | | | | |
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| =====Pour aller plus loin===== | =====Pour aller plus loin===== |
| <WRAP info> source Wikipédia : | <WRAP round info> source Wikipédia : |
| * [[wpfr>Étiquette-énergie]] | * [[wpfr>Étiquette-énergie]] |
| * [[wpfr>Lampe à incandescence]] | * [[wpfr>Lampe à incandescence]] |
