[PDF] Chapitre 11 – Puissance et énergie électrique

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Chapitre 11 - Puissance et énergie électrique

Je souhaite brancher mes plaques électriques et mon four encastré dans deux prises murales différentes. (Les fils des

deudž prises n'ont pas les mġmes diamğtres.) Comment choisir la bonne prise ͍ Dans la documentation du four, on peut lire 230 V - 3500 W, et pour les plaques 230 V - 7200 W. I. Grandeurs physiques indiquées par les constructeurs des appareils électriques

1) Grandeurs nominales

Questions document 1 :

tension efficace nominale et la puissance nominale de la lampe.

b) Quelles sont les valeurs de ces deux grandeurs ? Tension nominale : Ueff = 230 V et Puissance nominale : P = 60 W.

c) Que signifie le terme " nominal » ? Il signifie que ces valeurs sont celles du fonctionnement normal de l'appareil.

Questions document 2 :

d) Quelle est la tension nominale du téléviseur ? Tension efficace nominale : Ueff = 220 - 240 V. (Ueff car alternatif.)

e) Quelle est la puissance nominale du téléviseur ? Puissance nominale : P = 295 W.

g) D'aprğs ǀos connaissances, cet appareil peut-il fonctionner si on le branche directement sur le secteur ? Justifiez.

Cet appareil peut fonctionner sur le secteur car la tension du secteur a une valeur efficace de 230 V et une

fréquence de 50 Hz, ce qui correspond aux valeurs nominales de cette télévision.

2) Ordres de grandeurs de puissances nominales

A partir du document de la page 174, classez les appareils proposés par puissances nominales croissantes.

Appareils Puissance électrique

Téléphone 1,5 W

Lecteur DVD 12 W

Lampe fluocompacte 18 W

Réfrigérateur 180 W

Télévision 200 W

Ordinateur 600 W

Four à micro-ondes 900 W

Lave-vaisselle 1000 W

Radiateur 1,5 kW = 1500 W

Aspirateur 2,2 kW = 2200 W

Fer à repasser 2,4 kW = 2400 W

Four 3,5 kW = 3500 W

3) Conclusion

Sur un appareil électrique sont indiquées deux valeurs : La puissance nominale, notée P, qui s'edžprime en watt (W),

et la tension efficace nominale.

Si la tension efficace utilisée est inférieure à la tension efficace nominale, le fonctionnement ne sera pas optimal, si

Il faut donc alimenter le four et les plaques avec 230 V (secteur) et ils consommeront alors 3500 W et 7200 W (max).

W est le symbole des watts,

la puissance électrique. appareil électrique indique des valeurs nominales qui sont nécessaires au bon

Document 2.

écrites deux valeurs :

230 V et 60 W.

Paramètre Ecran plasma 50 po.

Pixels 1280x768

Ampli audio 13 W + 13 W

Systğmes d'ambiance SRS/FOCUS/TruBass

Alimentation 20-240 V, 50/60 Hz,

295 W (0,4 W veille)

Dimensions 1270x737x93 mm

Poids 32,8 kg

Sur le tableau électrique, on lit à propos des deux prises murales 230 V - 16 A max et 230 V - 32 A max. Quelle prise

faudra-t-il donc utiliser pour le four? Et pour la plaque ?

II. Quelle relation y a-t-il entre puissance, tension efficace et ‹-‡•‹-± ‡ˆˆ‹...ƒ...‡ †ǯ— ƒ""ƒ"‡‹Ž ǫ

1) Protocole expérimental

Comment chercher un lien entre ces trois grandeurs ? On alimente un appareil (une lampe, par exemple) avec sa tension nominale. La puissance consommée par cet appareil sera donc proche de sa puissance nominale. On mesure alors l'intensitĠ efficace traǀersant l'appareil. On répète la manipulation pour plusieurs appareils. On compare les ǀaleurs obtenues pour tenter d'Ġtablir une relation.

2) Mesures pour différentes lampes

A partir de nos mesures et des mesures indiquées sur la photo, remplissez le tableau suivant : Lampe Puissance nominale Tension efficace Intensité efficace Produit UeffxIeff

Lampe n°1 2,4 W 6,35 V 0,40 A 2,54

Lampe n°2 25 W 5,87 V 4,37 A 25,6

Lampe n°3 11 W 5,50 V 1,81 A 9,9

3) Interprétation :

a) Pourquoi ces valeurs sont-elles dites " efficaces »?

Le gĠnĠrateur utilisĠ dĠliǀre une tension alternatiǀe. Les ǀaleurs de l'intensitĠ et de la tension sont données par un

ampèremètre et un voltmètre. On lit donc des valeurs efficaces.

b) Comparer le résultat du produit avec la puissance nominale donnée par le fabricant. On remarque que le produit

Ueff Ieff est du même ordre de grandeur que la puissance nominale donnée par le fabricant.

4) Conclusion

Un dipôle ohmique alimenté par une tension alternative reçoit (ou consomme) une puissance P égale au produit de

la tension efficace Ueff ă ses bornes par l'intensitĠ efficace Ieff le traversant.

5) Alimentation des plaques et du four

Pour les plaques, ܲL7௘௙௙ൈ+௘௙௙ donc ͹---LturH+௘௙௙ il faut une intensité de ܫ

674ൌus#.

ne seront pas suffisants. Pour le four, ͵ͷ--LturH+௘௙௙ il faut une intensité de ܫ

674ൌsw#. On peut donc bien utiliser la

prise 230 V 16 A.

Pourquoi a-t-on sur les prises ces limites 230 V - 16 A max ou 230 V - 32 A max ? Que se passe-t-il si la valeur

efficace de l'intensitĠ dĠpasse ces 16 ou 32 A ͍ en W en V en A

Lampe n°3.

Tension et puissance nominale :

Unominale = 6 V

Pnominale = 11 W

Tension et intensité efficace :

Ueff = 5,5 V

Ieff = 1,81 A

Lampe n°2.

Tension et puissance nominale :

Unominale = 6 V

Pnominale = 25 W

Tension et intensité efficace :

Ueff = 5,87 V

Ieff = 4,37 A

Lampe n°1.

Tension et puissance nominale :

Unominale = 6 V

Pnominale = 2,4 W

Tension et intensité efficace :

Ueff = 6,35 V

Ieff = 0,40 A

III. Comment protéger les installations électriques ?

Document 1 Installation électrique domestique Voir schĠma de l'actiǀitĠ 2 du document ă l'adresse suiǀante :

Document 2 Fonctionnement de nos prises de courant. Nos prises de courant ont trois bornes : La phase, qui correspond en quelque sorte à la borne (+) de la prise, le neutre, qui correspond à la borne (-). La troisième borne est une

tige métallique appelée prise de terre qui est une sécurité : Elle sert à évacuer un courant

trop important vers la terre. (Intensité et puissance sont en effet liées par la formule : ܲ

A cause du courant, les fils de la prise

électrique ut mener à un incendie,

Document 3 Protection des installations électriques :

1. Une surcharge ne les multiprises, par

s ampères).

2. Un court-circuit correspond à un fil ou un contact métallique directement entre la phase et le neutre. Un court

circuit se produit s

deux problèmes survient, le coupe-circuit interrompt le contact électrique au niveau de la phase,

coupant le courant. Le coupe-circuit permet donc

Le coupe-circuit est soit un fusible (de moins en moins utilisé), tige métallique qui fond lorsque le courant est trop

important, soit un disjoncteur qui saute lorsque le courant est trop important. Le disjoncteur a l être réutilisé, alors que le fusible doit être changé à chaque incident.

3. Une électrisation ou électrocution de personne : Dans ce cas, le courant est évacué non pas par la borne neutre, mais

disjoncteur différentiel entre en jeu : Il détecte que le courant qui repart par le neutre

1) Pourquoi une intensité maximale est-elle indiquée sur les prises de courant ?

2) Correspond-elle à une puissance maximale ? Pourquoi ?

4) Comment un coupe-circuit fonctionne-t-il ?

5) Parmi les deux coupe-circuit présentés, lequel est le plus utilisé ? Pourquoi ?

6) Une installation domestique comporte-t-elle un ou plusieurs coupe-circuit ? Pourquoi, à ton avis ?

7) Quelle protection permet de prévenir une éventuelle électrisation ou électrocution ? Comment peut-on détecter

une électrisation ?

2) L'intensitĠ et la puissance sont liĠes par la relation ܲ

une puissance maximale que peut délivrer la prise.

4) Lorsque le courant est trop élevé, le coupe-circuit interrompt le contact électrique au niveau de la phase, ce qui

coupe le courant. chaque incident.

6) Une installation domestique comporte plusieurs coupe-circuit. En cas d'incident, cela permet de couper le

Conclusion :

Pour Ġǀiter une surchauffe, l'intensitĠ du courant traǀersant un fil conducteur ne doit pas dĠpasser une ǀaleur

limite, indiquée au niveau de la prise ou du disjoncteur.

Lorsque cette limite est dépassée, un coupe-circuit (en général un disjoncteur) permet de couper le courant dans le

Phase Neutre

Prise de terre

L'énergie électrique correspond à la " quantité » totale d'électricité consommée par un appareil. Elle dépend de la

puissance de l'appareil, mais aussi de sa durée de fonctionnement. L'unitĠ de l'énergie est le joule (J) dans le système international.

L'énergie électrique E transférée à un appareil consommant une puissance P et ayant fonctionné pendant une durée

t se calcule par la relation :

Exemple : Si j'utilise mes plaques de cuisson à mi-puissance pour faire la cuisine pendant 3/4h, quelle quantité

d'énergie auront-elles consommée ? tHu vHuxrrLuxrrHtyrrL{ ͹-- ---,L{quotesdbs_dbs11.pdfusesText_17

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