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| | {{Tuto Details | | {{Tuto Details |
| − | |Main_Picture=Billes_sauteuses_photo.jpg | + | |Main_Picture=L_olienne__olienne.jpg |
| − | |Licences=Attribution + Pas d'utilisation commerciale (CC-BY-NC) | + | |Licences=Attribution (CC-BY) |
| − | |Description=Faire sauter des billes d'aluminium sans les toucher et découvrir de ce fait un des mécanismes permettant au pollen de s’accrocher au corps de certains insectes pollinisateurs ! | + | |Description=Comment fonctionne une éolienne pour générer de l'électricité ? |
| − | |Disciplines scientifiques=Electricity, Life Sciences, Physics | + | |Disciplines scientifiques=Earth Sciences, Electricity, Physics |
| | |Difficulty=Easy | | |Difficulty=Easy |
| | |Duration=10 | | |Duration=10 |
| | |Duration-type=minute(s) | | |Duration-type=minute(s) |
| − | |Tags=électrostatique, ballon, aluminium, pollinisation, pollen, abeille, bourdon, billes | + | |Tags=vent, énergie, électricité |
| − | }}
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| − | {{Introduction
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| − | |Introduction=L’électricité statique comme son nom l’indique ne bouge pas, ses charges sont immobiles contrairement au courant électrique. Pourtant, comme tu vas l'observer dans cette expérience, grâce à elle tu peux facilement déplacer certains objets sans les toucher ! Ce phénomène s’observe également au cœur de certaines interactions entre les fleurs et quelques insectes pollinisateurs, comme tu vas le découvrir dans l'étape 4.
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| | }} | | }} |
| | + | {{Introduction}} |
| | {{Materials | | {{Materials |
| | |ItemList={{ItemList | | |ItemList={{ItemList |
| − | |Item=Aluminium | + | |Item=Moteur électrique |
| − | }}{{ItemList
| |
| − | |Item=Ballon de baudruche
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| − | }}{{ItemList
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| − | |Item=Chevelure
| |
| − | }}{{ItemList
| |
| − | |Item=Papier
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| − | }}{{ItemList
| |
| − | |Item=Crayon gris
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| | }}{{ItemList | | }}{{ItemList |
| − | |Item=Ruban adhésif | + | |Item=Diode electro luminescente |
| | }}{{ItemList | | }}{{ItemList |
| − | |Item=Ciseaux | + | |Item=Fil électrique |
| − | }}
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| − | |Tuto_Attachments={{Tuto Attachments
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| − | |Attachment=Billes_sauteuses_ANNEXE_Ailes_insecte.pdf
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| − | }}
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| | }} | | }} |
| − | {{Tuto Step
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| − | |Step_Title=Réunir le matériel
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| − | |Step_Content='''Pour commencer, rassemble le matériel nécessaire à l'expérience :'''
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| − |
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| − | *du papier aluminium
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| − | *un ballon gonflé
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| − | *tes cheveux
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| − |
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| − | '''Pour l’étape 4, tu peux aussi utiliser :'''
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| − |
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| − | *une feuille de papier
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| − | *un crayon
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| − | *une paire de ciseaux
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| − | *du ruban adhésif
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| − | *un ballon gonflé
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| − | *[https://www.wikidebrouillard.org/images/6/66/Billes_sauteuses_ANNEXE_Ailes_insecte.pdf annexe “Ailes d’insectes”]
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| − | *imprimante (facultatif)
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| − | |Step_Picture_00=Billes_sauteuses_IMG_20200325_181437.jpg
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| − | |Step_Picture_01=Billes_sauteuses_IMG_20200325_183557.jpg
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| − | |Step_Picture_02=Billes_sauteuses_mat_riel.jpg
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| | }} | | }} |
| | {{Tuto Step | | {{Tuto Step |
| − | |Step_Title=Préparer l'expérience | + | |Step_Title=Manipulation |
| − | |Step_Content=Roule des petites billes de papier d'aluminium. | + | |Step_Content=*Relier chaque patte de la diode par un fil électrique, sur les bornes de l’alternateur {{Info|Attention à ce que la diode soit branchée dans le bon sens.}} |
| − | | |
| − | Étale une grande feuille d'aluminium sur la table puis dépose les billes d'aluminium dessus.
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| − | C'est prêt !
| + | *Installer l'hélice sur l'axe du moteur. |
| − | |Step_Picture_00=Billes_sauteuses_billes.jpg
| + | *Souffler sur l'hélice. |
| − | |Step_Picture_01=Billes_sauteuses_IMG_20200325_181939_.jpg
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| − | }}
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| − | {{Tuto Step
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| − | |Step_Title=Expérimenter
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| − | |Step_Content=Frotte le ballon gonflé sur tes cheveux puis approche-le des billes d'aluminium posées au dessus de la feuille d'aluminium, sans les toucher.''' Que remarques-tu ? Que s’est-il passé ? '''
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| − | |Step_Picture_00=Billes_sauteuses_IMG_20200325_183033.jpg
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| − | |Step_Picture_01=Billes_sauteuses_photo.jpg
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| − | }}
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| − | {{Tuto Step
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| − | |Step_Title=Pour aller plus loin
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| − | |Step_Content=Le pollen d’une fleur peut être transporté vers une autre fleur grâce au vent ou aux insectes pollinisateurs. Le pollen peut, selon sa forme, s’envoler, se coller ou s’accrocher aux poils des insectes. Il peut également être récolté, comme c’est le cas avec les abeilles qui utilisent un organe spécialisé, la corbeille située au niveau de leurs pattes, pour recueillir du pollen.
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| − | Nous te proposons ici de réaliser une variante à cette expérience, pour découvrir un autre mécanisme permettant au pollen de s’accrocher au corps des bourdons.
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| − | | |
| − | <u>Pour cela</u> :
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| − | | |
| − | *fabrique ton bourdon : découpe dans une feuille de papier deux ailes comme dans l’[https://www.wikidebrouillard.org/images/6/66/Billes_sauteuses_ANNEXE_Ailes_insecte.pdf annexe “Ailes d’insectes”] (tu peux aussi les imprimer) et fixe-les sur ton ballon à l’aide d’un bout de ruban adhésif ;
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| − | | |
| − | *frotte ensuite rapidement les ailes sur le ballon pour imiter le vol du bourdon ; | |
| − | *puis approche le bourdon des billes d’aluminium qui représentent ici les grains de pollens.
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| − | *'''Qu’observes-tu ? '''
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| − | |Step_Picture_00=Billes_sauteuses_ballon.jpg
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| − | |Step_Picture_01=Billes_sauteuses_fin.JPG
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| | }} | | }} |
| | + | {{Tuto Step}} |
| | {{Notes | | {{Notes |
| − | |Observations='''<u>On observe que </u>: ''' | + | |Observations=Lorsque l'on souffle sur l'hélice, elle tourne et la diode s'allume. |
| | + | |Avertissement='''La diode ne s'allume pas lorsque l'on souffle sur l'hélice ?''' |
| | | | |
| − | '''Étape 3.''' Les billes d'aluminium sautent sur le ballon puis retombent, et encore et encore, elles font quelques allers et retours ....
| + | On inverse le branchement de la diode, le courant peut alors circuler dans la diode !{{Info|En effet, dans une diode, le courant électrique ne circule que dans un seul sens.}} |
| | | | |
| − | '''Étape 4'''. Quelques billes d’aluminium se collent au ballon représentant le bourdon. | + | '''La diode ne s'allume toujours pas ?''' |
| − | |Avertissement=Si tes billes d'aluminium sont trop grosses elles ne pourront pas se coller au ballon.
| + | Il peut également arriver que la diode ne s'allume pas à cause de la trop faible vitesse de rotation de l'hélice. |
| − | |Explanations='''Étape 3.'''
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| − | La matière est faite de particules minuscules dont certaines ont ce qu’on appelle une charge électrique. Les charges de même signe se repoussent alors que les charges de signe opposé s'attirent.
| + | Il est alors possible de retirer l'hélice et de faire tourner l'axe central du générateur avec ses doigts. |
| | + | |Explanations=Lorsque l'on souffle sur l'hélice, elle tourne et permet alors au générateur de créer un courant électrique qui passe dans la diode. Ici l'alternateur joue le même rôle qu'une dynamo de vélo : s'il tourne suffisamment vite, il fabrique de l'électricité. |
| | | | |
| − | Toutes les matières sont normalement électriquement neutre, c'est-à-dire qu'elles possèdent le même nombre de charges positives (protons) et négatives (électrons). Seuls les électrons peuvent être arrachés à la matière. Certaines matières "retiennent" leurs électrons mieux que d'autres.
| + | <span name="Questions_sans_r.C3.A9ponses"></span> |
| | + | |Deepen=L'énergie de départ est le vent. On souffle sur l'hélice. L'hélice tourne et fait tourner l'axe du générateur, l'énergie du vent est alors transformée en énergie mécanique. Le moteur est utilisé comme une dynamo : il transforme cette énergie mécanique en énergie électrique en générant un courant qui traverse les fils électriques reliés à la diode. Celle-ci peut alors s'allumer si elle est connectée dans le bon sens du courant. |
| | | | |
| − | Par exemple, en frottant le ballon de baudruche sur tes cheveux, tu le déséquilibres électriquement, c'est-à-dire que des charges négatives (électrons) sont arrachées des cheveux et récupérées par le ballon. '''On dit que le ballon se charge en électricité statique'''. Grâce à cette électricité statique, si tu approches le ballon des billes de papier aluminium, celles-ci se chargent à leur tour et il se crée alors un phénomène de force électrostatique.
| + | <br /> |
| − | | + | |Applications=On commence à trouver des dynamos partout : dans les éoliennes mais aussi dans les radios à manivelle, les lampes de poche, etc... |
| − | Les billes d'aluminium vont transporter les charges négatives du ballon vers la feuille de papier d'aluminium, en faisant un va-et-vient jusqu'à ce que les matières redeviennent à peu près équilibrée électriquement.
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| − | '''Étape 4.'''
| + | Les éoliennes sont fabriquées de la même façon. |
| | | | |
| − | Dans l’expérience tu as pu observer la réaction entre des billes d’aluminium et un ballon chargé en électricité statique. Les billes d’aluminium sont attirées par le ballon et viennent s’y fixer. C’est le même principe que l'on peut observer pour certains grains de pollen et certains insectes pollinisateurs comme le bourdon et l’abeille. '''En volant, leurs ailes battent si rapidement que des charges positives apparaissent à la surface de leurs corps'''. Les fleurs et les grains de pollen quant à eux sont généralement chargés négativement. Ainsi, lorsque les insectes se posent sur une fleur, '''du pollen est attiré par le corps de l’insecte qui est chargé positivement.''' Certains grains de pollen viennent s'accumuler sur l’insecte et s’accrochent aux poils. {{#annotatedImageLight:Fichier:Billes sauteuses Annexe 8.jpg|0=240px|hash=|jsondata=|mediaClass=Image|type=frameless|alt=Billes sauteuses Annexe 8.jpg|align=center|src=https://www.wikidebrouillard.org/images/e/ed/Billes_sauteuses_Annexe_8.jpg|href=./Fichier:Billes sauteuses Annexe 8.jpg|resource=./Fichier:Billes sauteuses Annexe 8.jpg|caption=|size=240px}}
| + | Elles possèdent, une grande hélice, un générateur et produisent de l'électricité de la même manière. |
| − | |Deepen=L’électricité statique permet au bourdon de fixer sur ses poils des grains de pollen.
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| | + | A l'intérieur de l'éolienne nous avons, un '''rotor''' (qui est un aimant) et un '''stator''' (une bobine de cuivre). |
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| − | L’électricité statique entre l’insecte pollinisateur et la fleur aurait une autre conséquence : en se posant sur la fleur, le bourdon (chargé positivement) arracherait des électrons (charges négatives) à la plante. En perdant des électrons la plante perdrait alors une partie de sa charge électrique. Ainsi, les fleurs visitées récemment par des bourdons auraient une charge électrique plus faible. Le bourdon a la capacité de ressentir ces changements électrostatiques. Il choisirait donc de butiner les plantes ayant une forte charge électrique car cela signifierait qu'elles n’auraient pas été butinées récemment par un bourdon et contiendraient donc plus de nectar.
| + | Le rotor tourne auprès du stator, ce qui entraîne une réaction électrique. |
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| − | [https://fr.wikipedia.org/wiki/Tribo%C3%A9lectricit%C3%A9 Triboélectricité] sur Wikipédia
| + | En effet, dans notre stator (le cuivre), il a y a ce qu'on appelle, des '''électrons''' (invisibles à l'oeil nu). |
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| − | [http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9#L.27.C3.A9lectricit.C3.A9_statique.html Électricité statique] sur Wikipédia
| + | Ces électrons sont libérés par l'aimant qui tourne. |
| | | | |
| − | [http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectromagn%C3%A9tisme.html Électromagnétisme] sur Wikipédia
| + | Lorsque les électrons se libèrent, cela crée : '''de l'électricité'''. |
| − | |Applications=L'électricité statique est présente dans la vie de tous les jours, par exemple lorsque l'on touche une portière de voiture, ou que l'on retire un pull en laine l'hiver... Il arrive de temps en temps que l'on reçoive une petite décharge assez désagréable.
| + | |Objectives=- Comprendre qu'une force, comme source d'énergie peut générer de l'électricté |
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| − | C'est le même phénomène qui est aussi à l’origine des éclairs lors des orages !
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| − | L'électricité statique est également impliquée en partie, comme on vient de le voir, dans la pollinisation. Mais les charges électriques sur le corps des abeilles et bourdons pourraient également les desservir : si l’insecte vole trop près d’une toile d’araignée, les fils de la toile pourraient se déformer et le piéger !
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| − | |Related=[[Eau électrostatique]] | |
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| − | [http://ancien.wikidebrouillard.org/index.php?title=Carillon_%C3%A9lectrostatique Carillon électrostatique]
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| − | [[A quoi servent les fleurs - Comment leur pollen est-il transporté]]
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| − | [[Fleurs et insectes pollinisateurs]]
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| − | <br />
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| − | |Notes=[https://www.lefigaro.fr/sciences/2013/02/22/01008-20130222ARTFIG00459-le-courant-electrique-passe-entre-les-fleurs-et-les-abeilles.php <u>Le Figaro, ''Le courant (électrique) passe entre les fleurs et les abeilles'', 22/02/2013</u>]
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| | | | |
| − | [https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/zoologie-video-bourdons-sont-sensibles-champ-electrique-fleurs-44817/ <u>Quentin Mauguit, Futura Science, ''En vidéo : les bourdons sont sensibles au champ électrique des fleurs'', 24/02/2013</u>]
| + | - Comprendre comment fonctionne une éolienne |
| | + | |Notes=https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-eolienne |
| | | | |
| − | [https://www.facj.ch/actualite/l-aventure-de-la-pollinisation-par-le-pr--hemmerle/236 Joseph Hemmerlé, ''Des parfums, des couleurs et… des champs électriques'', 10/2016]
| + | Le fonctionnement des éolienne, CNR : https://www.youtube.com/watch?v=zqc1GfOn1a8 |
| | }} | | }} |
| | {{Tuto Status | | {{Tuto Status |
| − | |Complete=Published | + | |Complete=Draft |
| | }} | | }} |
Comment fonctionne une éolienne pour générer de l'électricité ?
Auteur 
Ogier MAILLARD | Dernière modification 14/10/2020 par Nathanaël Latour
Durée
10 minute(s) minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Electricité, Physique
Comment fonctionne une éolienne pour générer de l'électricité ?
Durée
10 minute(s) minute(s)
Disciplines scientifiques
Science de la terre, Electricité, Physique
<languages />
Licence : Attribution (CC-BY)
vent, énergie, électricité
L_olienne__olienne.jpg
Étape 1 - Manipulation
- Relier chaque patte de la diode par un fil électrique, sur les bornes de l’alternateur
Attention à ce que la diode soit branchée dans le bon sens.
- Installer l'hélice sur l'axe du moteur.
- Souffler sur l'hélice.
Observations : que voit-on ?
Lorsque l'on souffle sur l'hélice, elle tourne et la diode s'allume.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
La diode ne s'allume pas lorsque l'on souffle sur l'hélice ?
On inverse le branchement de la diode, le courant peut alors circuler dans la diode !
En effet, dans une diode, le courant électrique ne circule que dans un seul sens.
La diode ne s'allume toujours pas ?
Il peut également arriver que la diode ne s'allume pas à cause de la trop faible vitesse de rotation de l'hélice.
Il est alors possible de retirer l'hélice et de faire tourner l'axe central du générateur avec ses doigts.
Explications
Lorsque l'on souffle sur l'hélice, elle tourne et permet alors au générateur de créer un courant électrique qui passe dans la diode. Ici l'alternateur joue le même rôle qu'une dynamo de vélo : s'il tourne suffisamment vite, il fabrique de l'électricité.
Plus d'explications
L'énergie de départ est le vent. On souffle sur l'hélice. L'hélice tourne et fait tourner l'axe du générateur, l'énergie du vent est alors transformée en énergie mécanique. Le moteur est utilisé comme une dynamo : il transforme cette énergie mécanique en énergie électrique en générant un courant qui traverse les fils électriques reliés à la diode. Celle-ci peut alors s'allumer si elle est connectée dans le bon sens du courant.
Applications : dans la vie de tous les jours
On commence à trouver des dynamos partout : dans les éoliennes mais aussi dans les radios à manivelle, les lampes de poche, etc...
Les éoliennes sont fabriquées de la même façon.
Elles possèdent, une grande hélice, un générateur et produisent de l'électricité de la même manière.
A l'intérieur de l'éolienne nous avons, un rotor (qui est un aimant) et un stator (une bobine de cuivre).
Le rotor tourne auprès du stator, ce qui entraîne une réaction électrique.
En effet, dans notre stator (le cuivre), il a y a ce qu'on appelle, des électrons (invisibles à l'oeil nu).
Ces électrons sont libérés par l'aimant qui tourne.
Lorsque les électrons se libèrent, cela crée : de l'électricité.
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Comprendre qu'une force, comme source d'énergie peut générer de l'électricté
- Comprendre comment fonctionne une éolienne
Sources et ressources
https://www.edf.fr/groupe-edf/espaces-dedies/l-energie-de-a-a-z/tout-sur-l-energie/produire-de-l-electricite/le-fonctionnement-d-une-eolienne
Le fonctionnement des éolienne, CNR : https://www.youtube.com/watch?v=zqc1GfOn1a8
Dernière modification 14/10/2020 par user:Nathanaël Latour.
Draft
