La chaîne d'énergie : cours de technologie 4e

Une lampe de bureau, une trottinette électrique, un portail automatique, un radiateur : ces objets ont un point commun. Privés d'énergie, ils ne font plus rien. Presque tous les objets et systèmes techniques en réclament pour marcher ¹.

Mais l'énergie ne reste pas immobile. Elle quitte une source, se déplace, change parfois de forme, puis donne l'effet attendu : de la lumière, du mouvement, de la chaleur. Pour décrire ce trajet, les techniciens dessinent une chaîne d'énergie, schéma qui représente la façon dont l'énergie circule ¹.

Dans ce cours, tu vas apprendre à lire une chaîne d'énergie, à nommer ses blocs, à reconnaître les constituants et à expliquer ce qui se passe quand l'énergie change de forme.

L'énergie peut prendre plusieurs formes : électrique, mécanique, thermique, lumineuse ¹. Voici comment les reconnaître dans la vie courante.

• Énergie électrique : celle qui circule dans les câbles et qui est stockée dans une batterie ⁴.
• Énergie cinétique (mécanique) : un objet en mouvement en possède ⁴.
• Énergie thermique : c'est la chaleur ⁴.
• Énergie lumineuse : elle est produite par le Soleil ou par une ampoule, par exemple ⁴.

Une même énergie ne reste pas forcément la même tout au long de l'objet : c'est justement ce qui rend la chaîne intéressante.

Quel que soit l'objet, les constituants de la chaîne d'énergie remplissent quatre fonctions : alimenter, distribuer, convertir et transmettre ². Ce sont les quatre blocs que tu retrouveras sur les schémas.

Prenons les pièces une par une.

La batterie. Elle stocke l'énergie électrique pour alimenter l'objet, qui devient autonome ⁴. Elle possède deux électrodes (les bornes), l'une positive et l'autre négative ; entre elles, des échanges produisent un courant électrique ².

Le réseau électrique. Quand l'objet se branche sur une prise, c'est le réseau électrique qui fournit l'énergie ². L'objet n'est alors pas autonome : une fois débranché, il s'arrête.

Le câble. Il relie les pièces entre elles et laisse l'énergie circuler ².

L'interrupteur et le relais. Leur rôle est d'ouvrir ou de fermer le circuit électrique ². Circuit fermé : l'énergie passe. Circuit ouvert : elle ne passe plus. Connaître les fonctions de la batterie, du relais et de l'interrupteur fait partie de ce que le cycle 4 demande ³.

Quand un objet technique fonctionne, il transforme en général une forme d'énergie en une autre pour réaliser son action ⁵. Cette transformation est une conversion d'énergie.

Cela veut dire qu'un objet ne « fabrique » jamais de l'énergie à partir de rien. Un moteur électrique convertit de l'énergie électrique en énergie cinétique ⁵. Un radiateur convertit de l'énergie électrique en énergie thermique ⁴. Dans tous les cas, ce qui entre devient autre chose en sortant.

Si l'énergie se conserve, pourquoi dit-on qu'un objet « gaspille » de l'énergie quand il chauffe sans qu'on le veuille ? Parce qu'une conversion peut occasionner des pertes ⁵. Une partie de l'énergie ne prend pas la forme recherchée. Elle existe toujours, mais elle ne sert plus au fonctionnement voulu.

En physique, on dit aussi que l'énergie se conserve mais qu'elle se dégrade en changeant de forme ⁶.

Un objet automatisé ne se contente pas de transporter de l'énergie. Pour agir seul, un système automatisé a aussi besoin d'informations ¹. Le trajet de ces informations se dessine sous forme de chaîne d'information, dont chaque bloc correspond à des constituants, par exemple les capteurs ¹.

Le système analyse ces données, puis transmet des ordres à la chaîne d'énergie ³. Un objet technique se schématise donc avec deux chaînes, l'une d'information et l'autre d'énergie, qui agissent l'une sur l'autre ³.

En clair : la chaîne d'information décide, la chaîne d'énergie agit. Tu étudieras la chaîne d'information en détail dans un cours à part.