Thème Habitat Quelle approche de l’électricité dans la filière STI-2D rénovée ?

1. Thème HabitatQuelle approche de l’électricité dans la filière STI-2D rénovée ? 1

2. Habitat 2

3. Trois sous-parties au sein du thème habitat : Gestion de l’énergie dans l’habitat L’éclairage* Le confort acoustique * la notion d’efficacité énergétique permet d’aborder une partie de l’éclairage à travers la gestion de l’énergie

5. Cerner les enjeux économiques nationaux Pourquoi s’intéresser à l’énergie dans l’habitat ?

6. Lire et analyser un graphique Part absolue et relative de l’habitat dans le bilan énergétique en 2008 Évolution de l’énergie consommée dans l’habitat entre 1980 et 2008 Analyse des inversions de tendance au niveau de la courbe (1975, 1980)

8. Analyser la place particulière du gaz naturel dans le bilan énergétique national

9. Analyser la place particulière de l’électricité dans le bilan énergétique national

10. Cerner les enjeux économiques pour les particuliers Quels sont les modes de consommation de l’énergie dans l’habitat ?

11. La comparaison de la part de chaque énergie consommée par les secteurs résidentiel et tertiaire, entre 1973 et 2003 Source : http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr

12. Source : http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr

13. Le chauffage Le chauffage (bâtiment, eau, cuisson) représente 85% de l’énergie consommée dans l’habitat Le chauffage (bâtiment et eau) fait appel à des sources d’énergie très diversifiées

14. Source : 20 ans de chauffage dans les résidences principales en France de 1982 à 2002. Observatoire de l'énergie. Octobre 2004

16. Analyser la baisse de la consommation de fuel et la part croissante de l’électricité pour le chauffage domestique

17. L’électricité spécifique L’électricité spécifique (hors chauffage) représente 15% de l’énergie consommée dans l’habitat

19. Répartition des consommations d’électricité moyennes par usage (hors chauffage et production d’eau chaude sanitaire) Consommation moyenne d’électricité d’un ménage français (hors chauffage et production d’eau chaude sanitaire) 2700 kWh/an

20. Vérifier les ordres de grandeur des consommations des appareils électriques mentionnés.

22. Le chauffage

26. Une première approche du chauffage en système fermé parfait Système matériel (eau, air, matériaux de construction) Apport d’énergie W sous forme de chaleur (origine chimique ou électrique)

27. Aborder le sujet de façon concrète et pratique en prenant appui sur des système techniques (chauffe-eau électrique ou solaire, chaudière à gaz, radiateurs…) Caractériser le système pour relier W et Δq ? Identifier le type d’énergie mise en œuvre et la quantifier (effet Joule, énergie chimique).

29. Dans un second temps, analyser les phénomènes liés aux pertes thermiques Système matériel (eau, air, matériaux de construction) Apport d’énergie Q sous forme de chaleur (origine chimique ou électrique) Pertes

31. Capacités d’électricité mobilisées dans l’étude des systèmes de chauffage Mesurer une tension électrique, une intensité électrique dans un circuit en régime sinusoïdal. Visualiser une représentation temporelle de ces grandeurs et en analyser les caractéristiques. Mesurer et calculer la puissance et l’énergie électrique reçue par un récepteur. Mots clefs et formules Effet Joule, valeur efficace, valeur maximale, résistance, puissance, énergie. Relation entre Vmax et Veff Relation entre P,R, Ueff ou Ieff Relation entre P et W

32. Les appareils et les circuits électriques

36. Aborder les lois de l’électrocinétique dans des situations pratiques et concrètes Aborder les dipôles dans leur dimension énergétique globale

37. Loi des nœuds et loi des mailles en continu Étude d’une lampe d’ambiance à DEL RGB http://www.sonelec-musique.com/electronique_realisations_lampadaire_multicolore.html

39. Le matériel Une alimentation DC 15V/500mA Trois générateurs de tension variable (NE555 ou montages plus simples) Trois ensembles de diodes électroluminescentes haute luminosité RGB Led HL rouge 2,0V / 20mA Led HL Verte 3,6V / 20mA Led HL bleue 3,6V / 20mA

41. Pré requis : la synthèse additive des couleurs (programme de quatrième)

42. Ce qui relève des attendus du programme Le choix du nombre de LEDs pour un éclairement donné Les caractéristiques spectrales des trois types de rayonnement et de leur synthèse additive (usage d’un spectromètre fibré si disponible)

44. Ce qui relève des attendus du programme L’organisation en montage série - parrallèle des LEDs pour tenir compte des caractéristiques électriques du générateur et des récepteurs La réalisation d’une partie du circuit électrique (LEDs + résistances de protection) La mesure des grandeurs électriques d’alimentation des LEDs caractérisant l’obtention de différentes couleurs (tension, intensité, bilan énergétique) La détermination expérimentale et la modélisation de la caractéristique courant-tension d’une LED L’application de la loi des mailles et de la loi des nœuds : chaque LED pourra être modélisée par une source de tension parfaite ou par une charge (E,r)

45. Ce qui ne relève pas des attendus du programme Le mode d’obtention des tensions variables alimentant chaque groupement de LEDs On attend uniquement des élèves qu’ils agissent sur une commande de réglage Le montage à NE555 peut être avantageusement remplacé par des solutions plus simples techniquement

46. Autre étude possible : la structure d’un panneau photovoltaïque (approche documentaire)

47. Analyser un document Modéliser une fonction sous Excel

50. Loi des nœuds et loi des mailles en sinusoïdal Étude d’une installation domestique