Piezoelectricité cas

Plan

Introduction :

        En classe de seconde nous avons vu différents types d’énergies durables : le soleil avec les panneaux photovoltaïque, la biomasse : ensemble de la matière organique, végétale ou animale, issues de forêts de milieux marins et même de jardins, elle a comme capacité de devenir une source d'énergie par combustion. En choisissant le thème avancer scientifiques et innovations technologiques, nous sommes parti sur l'idée de travailler dans le cadre du développement durable, en cherchant sur internet différentes énergies nouvelles et peu utilisé nous sommes tombé sur une énergie convertissant énergie mécanique en énergie électrique. En effet le site : http://ecologie.blog.lemonde.fr/2010/04/14/a-toulouse-un-trottoir-produit-de-lelectricite/ nous a montré cette énergie qu'est la piézo-électricité, nous avons décidé de nous lancé dans la recherche d'éléments plus concrets, et nous avons trouvé qu'elles était employé déjà dans beaucoup d'objet sans que nous nous en rendions compte(montrer le site du site). Nous avons donc chercher toujours dans le cadre du développement durable si cette énergie pouvait avoir une utilité au lycée, si nous pouvions produire de l'electricité et la réutilisé au lycée, d'où notre problématique, comment subvenir aux besoins électriques de la cage d'escalier grâce à la piézoélectricité ?

La piézo-électricité :

        La piézo-électricité c'est l'appartion de charges électriques sur la surface de certaines cristaux soumis à une pression ou a une traction (matériaux tiré dans les deux sens), soit l'action d'une contrainte mécanique (répartition des efforts sur un milieu). Quelques matériaux piézo-électriques : le quartz, le topaze, la tourmaline. Cet effet a été étudié par Pierre Curie et son frère Jacques, tous deux ils en determine les princiaples caractéristiques. On peut dire qu'un élément piézo-électrique est un convertisseur d'énergie mécanique en énergie électrique. Ces capteurs peuvent avoir une utilisation différente, la première est de l'exploiter par exemple comme capteur de vibration pour éviter les cambriolages des voitures. Mais aussi par l'armée qui l'utilisait comme sonar, grâce à une système qui capte ses vibrations pouvant ainsi suivant la vitesse qu'elles mettent pour faire l'aller-retour jusqu'à une surface, faire l'image d'une environnement inconnu. La deuxième utilisations est celle de la production d'énergie : dans un briquet par exemple,  la pression sur le briquet « active » l'élément piézoélectrique, en recevent cette énergie mécanique il la transmet en énergie électrique e pruduit donc une étincelle. Cette énergie est aussi utilisé en Angleterre ou des matériaux piézoélectrique on été placés sur un parking de grande surface et l'énergie produite permet d'alimenter les caisses de ce supermarché. Elle sont aussi utilisé dans le métro de Tokyo lorsque des centaines de passagers descendent du métro. Tout comme cette route en Israël ou placer des matéraiux piézoélectrique sous la route permet une production d'énergie.

Transition :

        Nous avons vu que la piézoélectricité produisait avec une contrainte mécanique, un courant électrique. Cepandant nous aimerions voir si nous pouvions faire des mesures, d'où l'expérience que nous avons réalisé.

L'expérience :

                Le protocole(1) :

        Pour réaliser cette expérience, nous avions besoin d'un ordinateur disposant d'atelier scientifiques, d'une console exao, d'un voltmètre et d'un capteur piézoélectrique.

        Nous avons installé le matériel de façon a mettre le capteur sur la rambarde, en effet différents tests auparavant montraient que cet endroit permettait la prodution optimale d'électricté, lorsque que la capteur à été placé et l'atelier scientifique ouverts nous avons éffectués une mesure de 2 minutes où personnes de passaient dans le couloir soit qu'aucune électricité était produite, d'une autre façon, une mesure témoin. Ensuite une personne a passé deux minutes a monté et a descendre des escaliers, elle a donc émis des vibrations que le capteurs à transmis en électricité au logiciel d'où la courbe suivante. Elle montre tous d'abord la mesure témoin, elle montre que lorsque personne ne passe, aucune tension n'est traduite. Lorsque que la personne passe à proximité du capteur c'est à dire, au bout de deux minutes la la tension nul devient donc un courbe qui varie. Après l'obtention de cette courbe nous avons mis les mesures dans un tableur pour voir si la production et était concluante.

                Le protocole(2) :

        Cette expérience nécessite, elle un ampère-mètre ou multi-mètre, un capteur piézoélectrique, et une LED de 4,5V.

        Nous avons branché l'ampère-mètre, la LED et le capteur en série pour pouvoir mesurer l'intensité du courant, cette étape fut moins longue et difficile que les autres, l'ampère-mètre à mesurer plus ou moins 0,016A, soit 16mA.

Transition :

        En mesurant la tension et l'intensité produite par le passage de l'élève on pourrait, en fonction du nombre de capteurs et d'élèves produire l'éclairage de l'escalier lors de la monté des élèves en classe.