Pour produire de l’électricité,
on peut utiliser un alternateur
qui utilise le phénomène 
d’induction électromagnétique
découvert par Faraday puis 
théorisé par Maxwell au XIXème
siècle : une bobine soumise à
un champ magnétique variable
produira un courant 
électrique. 
Un alternateur est constitué 
d’un rotor (partie mobile) et 
d’un stator (partie 
fixe) :
- rotor = un aimant en rotation
qui créé un champ magnétique 
variable,
- stator =une bobine qui 
correspond à un fil conducteur.
L’alternateur convertit de 
l’énergie mécanique 
(rotation d’un aimant) en
énergie électrique
(production d’un courant). 
Le courant produit est 
alternatif, c’est-à-dire que la 
valeur de tension n’est pas
constante mais varie entre
une valeur maximale positive 
et une 
grandeur minimale négative.
Remarque : dans certains
alternateurs, c’est la bobine
qui sera en rotation (rotor) et 
l’aimant qui sera fixe (stator)
Le rendement d’un alternateur
, noté r ou , est donné par
les formules suivantes : 
   r =
Eélec
Eméca
=
Pélec
Pméca

Où E = énergie et P = puissance
, les grandeurs « élec » sont
les énergies (ou puissances) 
produites par l’alternateur 
(en sortie) et les « méca » 
sont les énergies (ou les 
puissances) fournies à 
l’alternateur (en entrée).
Le rendement n’a pas d’unité 
(les deux E doivent donc avoir
la même unité avant 
de faire le calculer. 
Même remarque pour les deux P) 
et est compris entre 0 et 1
(entre 0% 
et 100%).
Ce rendement dépend donc de
la puissance mécanique fournie
à l’alternateur. Il 
peut être inférieur à 1 à
cause de pertes dues aux 
frottements 
(rotation de l’aimant) ou 
à l’effet Joule 
(une partie de l’énergie 
électrique passant dans les 
fils électriques est convertie
en chaleur). De plus, son
rendement dépend également 
de la vitesse de 
rotation du rotor,
de la taille de la bobine et 
également de la puissance de
l’aimant.


II. Lumière et électricité
Au début du XXème siècle,
la théorie quantique a permis
d’expliquer des phénomènes
jusque-là inexpliqués,
notamment les interactions 
entre la lumière et la matière,
ce qui a permis de découvrir 
un nouveau mode de production
d’électricité.
1. Interaction lumière-matière 
La lumière est constituée de
photons, des particules qui
possèdent une énergie 
quantifiée qui dépend de 
la « couleur » de ce photon.
Lorsque la lumière rencontre 
de la matière (atome, molécule
ou matériau), certains 
photons peuvent être absorbés
et 
donc l’énergie échangée entre
la matière et la lumière est
quantifiée : elle ne peut 
prendre que certaines valeurs
ce qui explique les spectres 
de raies obtenus 

2. Fonctionnement d’un
panneau solaire photovoltaïque

Les matériaux semi-conducteurs
sont capables d’absorber des 
photons qui ont une 
énergie suffisante 
(supérieure ou égale à une 
valeur donnée qui dépend du 
matériau). 
L’absorption de cette énergie
issue de la lumière, appelée
énergie rayonnante
(=radiative), permet de
mettre en mouvement des 
électrons et donc de créer une 
énergie électrique. : c’est 
l’effet photoélectrique.
Les panneaux solaires
photovoltaïques sont constitués
de matériaux semi-conducteurs 
(le silicium en majorité).
Le Soleil envoie des photons
qui ont une énergie suffisante
pour 
être absorbés par le silicium
constituant les panneaux 
photovoltaïques et donc 
il y a 
création d’électricité à 
partir de la lumière.
Les panneaux solaires 
convertissent donc l’énergie
rayonnante en énergie 
électrique. La puissance
électrique délivrée par ces 
panneaux a une valeur maximale
qui dépend :
- de la température,
- de l’ensoleillement
- de l’inclinaison des 
panneaux solaires
- de la résistance interne du
panneau qui dépend de la
technologie utilisée.
Il faut donc faire attention 
à ces 4 facteurs lors de 
l’installation de panneaux 
photovoltaïques afin que 
les coût d’installation et
d’entretien soient amortis
par la diminution de la
facture d’électricité grâce
à la production suffisante 
d’électricité afin de 
couvrir les besoins du foyer. (voir TP2 – partie 2)



3. Impacts d’un panneau 
solaire photovoltaïque 
Le silicium qui constitue 
majoritairement les panneaux
photovoltaïques est issu du 
sable. Son exploitation
nécessite une grande quantité
d’eau, d’énergie et de
produits polluants ce qui a un fort 
impact écologique. De plus,
l’extraction du sable issue 
de plages ou de rivières
entraîne une perturbation de
l’écosystème et une érosion des 
lieux exploités.
De plus, l’installation de 
panneaux solaires
photovoltaïques dans des champs
empêchent la végétation et 
certains animaux de se 
développer correctement : 
il peut donc y avoir un 
impact sur la biosphère