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Et si tu pouvais charger ton cellulaire en utilisant les ondes radio?

Ellen Fritz
Lisibilité
8.3

Quels sont les liens avec mon programme d'études?

En savoir plus sur la production et la transmission de l’électricité. Pourrons-nous un jour utiliser les ondes radio pour charger les appareils électriques?

Ton cellulaire est mort et tu as oublié ton chargeur à la maison. De toute façon, tu n’as pas le temps de rester là à attendre que ton appareil se charge.

C’est agaçant, mais dis-toi que ce genre de situation n’arrive pas qu’à toi. Nous sommes tous passés par là! Heureusement, les scientifiques se penchent sur de nouvelles manières de charger les appareils sans passer par un fil. Bientôt, par exemple, tu pourras charger tes appareils avec l’énergie des ondes électromagnétiques.

Le spectre électromagnétique
Spectre électromagnétique. Note que les rayons gamma sont complètement à gauche (version modifiée d’une image d’Inductiveload [CC BY-SA 3.0] tirée de Wikimedia Commons).

L’idée n’est pas complètement nouvelle. On se sert de la charge inductive pour les brosses à dents électriques depuis plus de 20 ans. Plus récemment, des plateaux de charge ont fait leur apparition sur le marché. Il suffit de mettre l’appareil sur le plateau pour le charger. Pas besoin de fil!

Comment fonctionne l'électricité sans fil? (2014) par L'Obs (59 sec).

Bien entendu, il faut quand même brancher les plateaux de charge et les bases des brosses à dents électriques à une prise électrique et, pour se charger, les appareils doivent être en contact avec le plateau ou la base. Ceux-ci ne produisent pas d’électricité par eux-mêmes et ne la transmettent pas non plus par la voie des airs.

Tes appareils fonctionnent avec de l’électricité. Il est possible de convertir d’autres formes d’énergie en courant électrique. Par exemple, les turbines des centrales hydroélectriques récupèrent et convertissent l’énergie cinétique de l’eau qui coule.

Il se passe un peu la même chose quand on convertit de l’énergie potentielle en énergie cinétique. Quand tu lèves un objet, tu lui donnes de l’énergie potentielle. Quand tu le fais tomber, l’énergie potentielle se transforme en énergie cinétique pendant la chute.

L’électricité est un moyen de déplacer de l’énergie d’un endroit à un autre. Penses-y! Pas besoin d’aller jusqu’à une chute d’eau pour y brancher directement tes appareils! Mais tu as quand même besoin d’une prise. Le réseau de distribution électrique fait le lien entre les prises et les centrales électriques.

L’énergie électrique passe par le cordon d’alimentation pour aller jusqu'à ton appareil. Là, elle se convertit en énergie potentielle qui est conservée dans la pile. L’énergie potentielle se convertit de nouveau en énergie électrique pour alimenter ton appareil. À un moment donné, tu auras besoin de recharger ta pile en y transférant plus d’énergie potentielle. Et alors tu devras retourner à la chasse aux prises électriques!

Le savais-tu? 

La plupart des appareils électroniques portables comme les cellulaires utilisent des piles au lithium-ion. Ce type de pile peut garder beaucoup d’énergie, ce qu’on appelle la « charge ».

Mais les scientifiques étudient des sources d’énergie électrique qui ne dépendent pas des fils. Par exemple, ils cherchent des manières de charger les appareils au moyen des ondes électromagnétiques. Cette forme d’énergie est toujours en circulation dans l’air. Les entreprises Sonic Energy, Energous et Ossia participent à la recherche sur les technologies de chargement sans fil.

Le savais-tu? 

Il n’est pas possible de créer de l’énergie ou de la détruire. Mais il est possible d’en changer la forme et de la réutiliser continuellement.

Le système de uBeam utilise les ondes ultrasonores. Avec ces ondes, il faut quand même brancher un transmetteur dans une prise, mais le cordon d’alimentation de ton appareil est remplacé par un récepteur interne. Le récepteur capte les fréquences ultrasonores produites par le transmetteur. Et donc tu peux charger ton appareil sans passer par un cordon d’alimentation, une base ou un plateau de charge.

Téléphone intelligent sur un plateau de charge
Téléphone intelligent sur un plateau de charge (Source : NejauPhoto via iStockphoto).

L’entreprise Energous met au point une technologie de chargement sans fil appelée WattUp, qui se sert des ondes radio au lieu des ondes ultrasonores. Jusqu’à présent, cette technologie a servi à charger de petits appareils, comme les appareils auditifs. L’entreprise essaie maintenant de la tester avec des appareils portables plus gros.

L’entreprise Ossia a mis au point, en 2018, une technologie de chargement sans fil appelée Cota. Ce système utilise les ondes radio à haute fréquence. Ossia espère en commencer les essais dans les entrepôts de Walmart dès 2020. Si tout va bien, les consommateurs auront bientôt accès à cette technologie.

Toutes ces technologies et d’autres du genre pourraient offrir une source d’énergie très pratique. Imagine si ton école avait partout des transmetteurs d’ondes électromagnétiques. Ils chargeraient les appareils de tout le monde, sans qu’il y ait besoin de fils. Plus besoin de t’inquiéter de la pile de ton téléphone qui devient faible!

La recherche sur la production d’électricité à partir des ondes électromagnétiques vient juste de commencer, mais les choses avancent vite. Peut-être qu’un jour, dans un avenir pas si lointain, il y aura des technologies de chargement sans fil dans toutes les maisons, les écoles et les lieux de travail. Adieu, prises électriques!

Points de départ

Connecter et Relier

  • Comment te sens-tu quand ton cellulaire est sur le point de mourir ou quand il meurt en plein milieu d’un appel?
  • Quelle est ta routine en ce qui concerne le chargement de ton téléphone? Combien de cordons d’alimentation et de zones de branchement as-tu dans ta maison?
  • Quels appareils électroniques aimerais-tu pouvoir alimenter sans utiliser de fil?

Connecter et Relier

  • Comment te sens-tu quand ton cellulaire est sur le point de mourir ou quand il meurt en plein milieu d’un appel?
  • Quelle est ta routine en ce qui concerne le chargement de ton téléphone? Combien de cordons d’alimentation et de zones de branchement as-tu dans ta maison?
  • Quels appareils électroniques aimerais-tu pouvoir alimenter sans utiliser de fil?

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Quels effets une vaste transition vers une technologie de chargement sans fil aurait‑elle sur la société et l’environnement?
  • Les grosses sociétés comme Walmart qui investissent dans la recherche de technologies de chargement sans fil y voient des avantages. Lesquels, à ton avis?

Relier la Science et la Technologie à la Société et à l'Environnement

  • Quels effets une vaste transition vers une technologie de chargement sans fil aurait‑elle sur la société et l’environnement?
  • Les grosses sociétés comme Walmart qui investissent dans la recherche de technologies de chargement sans fil y voient des avantages. Lesquels, à ton avis?

Explorer les Concepts

  • Quelle transformation subit l’énergie dans une charge inductive?
  • Quel est le rôle de la pile dans les appareils mobiles?
  • Quelles sont les formes d’énergie potentielle envisagées pour les technologies de chargement « complètement » sans fil?
  • Quelle est la différence entre les ondes ultrasonores et les ondes radio? En quoi les systèmes de chargement utilisant ces diverses ondes seraient-ils différents?

Explorer les Concepts

  • Quelle transformation subit l’énergie dans une charge inductive?
  • Quel est le rôle de la pile dans les appareils mobiles?
  • Quelles sont les formes d’énergie potentielle envisagées pour les technologies de chargement « complètement » sans fil?
  • Quelle est la différence entre les ondes ultrasonores et les ondes radio? En quoi les systèmes de chargement utilisant ces diverses ondes seraient-ils différents?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • À part les progrès scientifiques et technologiques, quels autres facteurs peuvent influencer l’évolution d’un produit, par exemple le développement d’une technologie de chargement sans fil pour ton cellulaire, pour qu’il puisse aller de l’étape du prototype à celle de la commercialisation?

Nature de la Science / Nature de la Technologie

  • À part les progrès scientifiques et technologiques, quels autres facteurs peuvent influencer l’évolution d’un produit, par exemple le développement d’une technologie de chargement sans fil pour ton cellulaire, pour qu’il puisse aller de l’étape du prototype à celle de la commercialisation?

Littératie Médiatique

  • Comment ferais-tu pour commercialiser un chargeur sans fil?

Littératie Médiatique

  • Comment ferais-tu pour commercialiser un chargeur sans fil?

Suggestions d'enseignement

  • Cet article pourrait aider à l’enseignement et à l’apprentissage de la physique, de la technologie et du génie, de l’électricité, des ondes, du son et de la lumière dans le contexte des ondes sonores, des technologies électriques, de la production d’électricité, de la transmission de l’électricité, des sources d’énergie et de la transformation de l’énergie. Parmi les concepts présentés, citons la charge inductive, le courant électrique, l’énergie cinétique, l’énergie potentielle, l’électricité, les piles, l’énergie thermique, les transmetteurs, les récepteurs, les ondes radio, les ondes électromagnétiques à haute fréquence et l’énergie renouvelable.
  • Après leur avoir fait lire l’article, les enseignants peuvent proposer aux élèves d’appliquer la stratégie d’apprentissage de la Toile de définition du concept pour mieux comprendre le concept de chargement sans fil. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de la Toile de définition du concept sont disponibles aux formats [Document Google] et [PDF].
  • Après leur avoir fait lire l’article, les enseignants peuvent proposer aux élèves de réfléchir aux avantages et aux désavantages du chargement sans fil, en appliquant la stratégie d’apprentissage de l’Organisateur du pour et du contre. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de l’Organisateur du pour et du contre sont disponibles aux formats [Document Google] et [PDF].
  • Pour aller plus loin, les enseignants peuvent proposer aux élèves d’examiner les conséquences possibles de l’utilisation d’ondes radio pour charger des appareils électroniques, en appliquant la stratégie d’apprentissage de la Carte des conséquences. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de la Carte des conséquences sont disponibles aux formats [Document Google] et [PDF].

Suggestions d'enseignement

  • Cet article pourrait aider à l’enseignement et à l’apprentissage de la physique, de la technologie et du génie, de l’électricité, des ondes, du son et de la lumière dans le contexte des ondes sonores, des technologies électriques, de la production d’électricité, de la transmission de l’électricité, des sources d’énergie et de la transformation de l’énergie. Parmi les concepts présentés, citons la charge inductive, le courant électrique, l’énergie cinétique, l’énergie potentielle, l’électricité, les piles, l’énergie thermique, les transmetteurs, les récepteurs, les ondes radio, les ondes électromagnétiques à haute fréquence et l’énergie renouvelable.
  • Après leur avoir fait lire l’article, les enseignants peuvent proposer aux élèves d’appliquer la stratégie d’apprentissage de la Toile de définition du concept pour mieux comprendre le concept de chargement sans fil. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de la Toile de définition du concept sont disponibles aux formats [Document Google] et [PDF].
  • Après leur avoir fait lire l’article, les enseignants peuvent proposer aux élèves de réfléchir aux avantages et aux désavantages du chargement sans fil, en appliquant la stratégie d’apprentissage de l’Organisateur du pour et du contre. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de l’Organisateur du pour et du contre sont disponibles aux formats [Document Google] et [PDF].
  • Pour aller plus loin, les enseignants peuvent proposer aux élèves d’examiner les conséquences possibles de l’utilisation d’ondes radio pour charger des appareils électroniques, en appliquant la stratégie d’apprentissage de la Carte des conséquences. Des fiches reproductibles prêtes à utiliser de la Carte des conséquences sont disponibles aux formats [Document Google] et [PDF].

En savoir plus

Pourquoi les chargeurs de portable vont bientôt disparaître (2016) Les Inrockuptibles -- discute d’une industrie grandissante.

La recharge sans fil expliquée (2019) L'Actualité -- examine certains des produits disponibles (en France) et la mesure dans laquelle ils sont compatibles les uns avec les autres.

Comment Fonctionne un Chargeur Sans fil et Comment il Peut Changer nos Vies (2019) SYMPA -- cette vidéo (9 min 12 sec) explique l'histoire et la fonction des chargeurs de téléphone.

Références

Mattson, B., & Newman, P. (2013, mars). The electromagnetic spectrum. NASA.