Physique-chimie · 5e
Chaîne énergétique : exercices corrigés de 5e
Publié le 10 novembre 2026 · Mis à jour le 10 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Une chaîne énergétique recense toutes les conversions d'énergie d'un dispositif, de la source jusqu'à l'utilisation 5.
- Pour la décrire, on repère la source, les conversions, les transferts, un éventuel stockage et l'utilisation 2.
- Le bilan énergétique compare l'énergie reçue à l'énergie utile et à l'énergie perdue sous forme de chaleur 2.
- Une lampe à incandescence ne transforme en lumière qu'environ 10 % de l'énergie électrique reçue ; le reste chauffe 5.
- Dans un bilan, l'énergie ne disparaît pas : énergie reçue = énergie utile + énergie dissipée.
Comment utiliser ces exercices
Ces exercices s'enchaînent du plus simple au plus délicat. Cherche d'abord seul(e), sur ton cahier, puis ouvre les indices un par un, et seulement ensuite la correction. Corriger sans avoir essayé ne t'apprend presque rien.
Les exercices
Exercice 1 Lire une chaîne de l'éolienne à l'ampoule
Une éolienne alimente une ampoule par un fil électrique. Une chaîne énergétique de ce type est un exemple classique en cycle 4 2.
1. Quelle est la source d'énergie au départ ?
2. Sous quelle forme le vent possède-t-il son énergie ?
3. Quel objet convertit l'énergie mécanique de l'hélice en énergie électrique ?
4. Que fait le fil électrique : conversion ou transfert ?
5. Quelles formes d'énergie l'ampoule fournit-elle ?
Indice 1
Le vent est de l'air en mouvement : pense à la forme d'énergie liée au mouvement.
Indice 2
Un fil conduit l'énergie sans en changer la forme.
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La source d'énergie est le vent.
L'air en mouvement possède de l'énergie mécanique (énergie de mouvement).
L'éolienne (avec son générateur) convertit l'énergie mécanique en énergie électrique.
Le fil électrique réalise un transfert : l'énergie est électrique avant et après le fil, elle change seulement d'endroit.
L'ampoule convertit l'énergie électrique en énergie lumineuse (utile) et en énergie thermique (perdue).
Chaîne complète : vent (énergie mécanique) → éolienne (conversion) → fil (transfert d'énergie électrique) → ampoule (conversion en lumière et en chaleur).
Exercice 2 Que fait un moteur ?
Un moteur électrique convertit de l'énergie électrique en énergie mécanique 5. Un ventilateur fonctionne grâce à un tel moteur.
1. Quelle est la forme d'énergie reçue par le ventilateur ?
2. Quelle est l'énergie utile ?
3. En touchant le moteur après une longue utilisation, tu le sens tiède. Quelle forme d'énergie est apparue, et est-elle utile ?
Indice 1
Le ventilateur brasse de l'air : cherche la forme d'énergie liée au mouvement.
Indice 2
Un objet qui chauffe reçoit de l'énergie thermique.
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Le ventilateur est branché au secteur : il reçoit de l'énergie électrique.
L'énergie utile est l'énergie mécanique, car l'hélice tourne et déplace l'air.
Le moteur tiède montre qu'une partie de l'énergie est devenue thermique. On ne la cherche pas : c'est une énergie perdue (dissipée).
Chaîne du ventilateur : énergie électrique → moteur → énergie mécanique (utile) + énergie thermique (perdue).
Exercice 3 Compléter un diagramme énergétique
Un diagramme énergétique place à gauche l'énergie exploitée au départ et à droite l'énergie récupérée, reliées par des flèches 5. On étudie une lampe de poche alimentée par une pile. La pile contient de l'énergie chimique stockée.
1. Écris, de gauche à droite, les éléments du diagramme.
2. Combien de flèches partent de la lampe vers la droite ? Que représentent-elles ?
Indice 1
Une pile est un stockage d'énergie, puis l'énergie passe par les fils jusqu'à l'ampoule.
Indice 2
L'ampoule donne ce qu'on cherche, mais aussi autre chose.
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À gauche : énergie chimique stockée dans la pile.
La pile libère de l'énergie électrique : c'est la première conversion.
L'énergie électrique est transférée par les fils jusqu'à l'ampoule.
L'ampoule convertit l'énergie électrique : à droite apparaissent l'énergie lumineuse et l'énergie thermique.
Deux flèches partent de l'ampoule : une pour l'énergie lumineuse (utile), une pour l'énergie thermique (perdue).
Diagramme : énergie chimique (pile) → énergie électrique → ampoule → énergie lumineuse + énergie thermique.
Exercice 4 Bilan d'une lampe à incandescence
Une lampe à incandescence ne convertit en lumière visible qu'environ 10 % de l'énergie électrique qu'elle consomme ; le reste devient de l'énergie thermique 5. On suppose ici que la lampe reçoit 200 J d'énergie électrique.
1. Calcule l'énergie lumineuse fournie.
2. Calcule l'énergie thermique dissipée.
3. Vérifie que le bilan est équilibré.
Indice 1
10 % de 200 J, c'est 200 J multiplié par 10 puis divisé par 100.
Indice 2
L'énergie thermique est ce qui reste quand on retire l'énergie lumineuse.
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Énergie lumineuse : 200 × 10 / 100 = 20 J.
Énergie thermique : 200 − 20 = 180 J.
Vérification : 20 J + 180 J = 200 J, ce qui est bien l'énergie reçue.
La lampe fournit 20 J de lumière et dissipe 180 J sous forme de chaleur : la plus grande partie de l'énergie n'est pas utile.
Exercice 5 Énergie perdue par un moteur
Un moteur électrique reçoit 500 J d'énergie électrique et fournit 350 J d'énergie mécanique utile.
1. Quelle forme d'énergie constitue la perte ?
2. Calcule la quantité d'énergie perdue.
3. Écris le bilan sous forme d'une égalité.
Indice 1
Écris : énergie reçue = énergie utile + énergie perdue.
Indice 2
La perte est de l'énergie thermique : le moteur chauffe.
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La perte est de l'énergie thermique, car le moteur s'échauffe.
Énergie perdue = énergie reçue − énergie utile = 500 − 350 = 150 J.
Bilan : 500 J = 350 J + 150 J.
Le moteur dissipe 150 J sous forme de chaleur. L'énergie totale en sortie vaut bien l'énergie reçue.
Exercice 6 Reconnaître conversion, transfert et stockage
Une chaîne comporte les éléments suivants : un panneau solaire, un câble, une batterie, une lampe.
Pour chaque élément, indique s'il réalise une conversion, un transfert ou un stockage, en précisant les formes d'énergie concernées. Un panneau solaire convertit de l'énergie lumineuse en énergie électrique ; une batterie conserve l'énergie sous forme chimique.
Indice 1
Demande-toi : la forme d'énergie change-t-elle entre l'entrée et la sortie ?
Indice 2
Un stockage garde l'énergie pour plus tard.
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Panneau solaire : conversion de l'énergie lumineuse en énergie électrique.
Câble : transfert d'énergie électrique, sans changement de forme.
Batterie : stockage ; l'énergie électrique y est mise en réserve sous forme chimique.
Lampe : conversion de l'énergie électrique en énergie lumineuse (utile) et thermique (perdue).
Chaîne : lumière → panneau (conversion) → câble (transfert) → batterie (stockage) → lampe (conversion).
Exercice 7 Comparer deux lampes
La lampe A transforme 10 % de l'énergie électrique reçue en lumière, comme une lampe à incandescence 5. Une lampe B, fictive, en transforme 40 %. On veut obtenir 20 J d'énergie lumineuse.
1. Quelle énergie électrique la lampe A doit-elle recevoir ?
2. Et la lampe B ?
3. Quelle énergie électrique économise-t-on en choisissant la lampe B ? Pourquoi cela intéresse-t-il l'économie d'énergie 2 ?
Indice 1
Si 10 % de l'énergie reçue vaut 20 J, l'énergie reçue est dix fois plus grande.
Indice 2
Pour 40 %, divise 20 par 0,4.
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Lampe A : l'énergie reçue vaut 20 ÷ 0,10 = 200 J.
Lampe B : l'énergie reçue vaut 20 ÷ 0,40 = 50 J.
Économie : 200 − 50 = 150 J pour la même quantité de lumière.
Pour un même service rendu, la lampe B consomme moins : c'est un dispositif qui économise l'énergie.
Pour 20 J de lumière, la lampe B consomme 50 J contre 200 J : une meilleure chaîne énergétique perd moins d'énergie en chaleur.
Exercice 8 La chaîne énergétique d'un être humain
Les êtres vivants font intervenir une chaîne énergétique complexe : l'alimentation apporte de l'énergie, convertie en énergie thermique, en énergie mécanique, ou stockée sous forme de graisse 5. On étudie un élève qui absorbe 1000 kJ d'énergie grâce à un repas. Pendant la durée étudiée, il utilise 300 kJ en mouvement et en stocke 150 kJ.
1. Quelle énergie est convertie en énergie thermique ?
2. Écris le bilan complet.
Indice 1
L'énergie reçue se partage en trois : mécanique, stockée, thermique.
Indice 2
Soustrais les deux parts connues à l'énergie reçue.
Voir la correction pas à pas
Identifier les trois destinations : énergie mécanique (300 kJ), énergie stockée (150 kJ), énergie thermique (inconnue).
Énergie thermique = 1000 − 300 − 150 = 550 kJ.
Bilan : 1000 kJ = 300 kJ + 150 kJ + 550 kJ.
550 kJ deviennent de l'énergie thermique. Comme pour une machine, la chaîne énergétique d'un être vivant se termine en grande partie par de la chaleur.
Exercice 9 Décrire une chaîne à partir d'un objet du quotidien
Choisis un appareil de ta maison : un lave-linge ou un ventilateur. Un moteur de ce type convertit de l'énergie électrique en énergie mécanique 5.
1. Écris la chaîne énergétique de l'appareil de la source jusqu'à l'utilisation.
2. Indique l'énergie utile et l'énergie perdue.
3. Propose un geste qui réduirait la consommation d'énergie.
Indice 1
Commence par l'énergie qui entre dans l'appareil.
Indice 2
Un geste simple : éteindre ou choisir un réglage adapté.
Voir la correction pas à pas
Pour un lave-linge : énergie électrique du réseau → moteur → énergie mécanique (rotation du tambour). Une résistance chauffante convertit aussi de l'électricité en chaleur pour l'eau.
Énergie utile : mouvement du tambour et chaleur de l'eau. Énergie perdue : chaleur dissipée dans le moteur et dans l'air.
Geste possible : remplir le tambour correctement et choisir un cycle à basse température, afin de consommer moins d'électricité pour le même service rendu.
Décrire une chaîne énergétique, c'est nommer chaque élément et la forme d'énergie avant et après lui, puis repérer les pertes.
Les questions qu'on se pose
Comment distinguer une conversion d'un transfert ?
Regarde la forme de l'énergie avant et après l'objet. Si elle change (électrique → mécanique dans un moteur 5), c'est une conversion. Si elle reste la même et que l'énergie va simplement d'un objet à un autre (électrique dans un fil), c'est un transfert.
Pourquoi y a-t-il toujours de l'énergie perdue ?
Faut-il écrire l'énergie perdue dans le bilan ?
Oui. Un bilan énergétique compare l'énergie reçue à l'énergie utile et à l'énergie dissipée 2. Si tu oublies la perte, les totaux ne sont pas égaux et ton bilan est faux.
Sources
Programme visé : Programmes d'enseignement du cycle 4 (5e, 4e, 3e) - Physique-Chimie · Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse - Éduscol
- Programmes d'enseignement du cycle 4 (5e, 4e, 3e) - Physique-Chimie, Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse - Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.
- L'énergie et ses conversions - Mettre en œuvre son enseignement (5e), Éduscol - Ministère de l'Éducation nationale. Consulté le 10 novembre 2026.
- Physique-Chimie - Inscrire son enseignement dans une logique de cycle, Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.
- Production d'énergie électrique propre - Ressources pédagogiques, Éduscol. Consulté le 10 novembre 2026.
- Chaîne énergétique, Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.
- Efficacité énergétique (économie), Wikipédia. Consulté le 10 novembre 2026.
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