Auteur: Daniel GENELLE                              (Optimisé pour Mozilla Firefox.)  

I) Energie et puissance électrique:
II) Puissance disponible:
III) L’énergie électrique :
IV) Exercices :
Exercice N°1:
Exercice N°2:
Exercice N°3:
Exercice N°4:

Analysons le document suivant : LED, ampoules basse consommation et ampoules classiques.

Les ampoules classiques à incandescence, économiques à l’achat, produisaient beaucoup plus de chaleur que de lumière. (Elles ne sont plus commercialisées depuis 2012.) Correspondance des puissances en watt pour un éclairage équivalent Ampoule classique L.B.C. LED 25 W 5 W 0,5 W 75 W 15 W 1,5 W 100 W 20 W 2 W Les lampes basses consommations (L.B.C.) consomment 5 fois moins d’électricité et durent 10 fois plus longtemps que les lampes classiques. Les LED consomment 10 fois moins que les L.B.C. et leur durée de vie est 5 fois voire 10 fois supérieure aux L.B.C. Par exemple, Lorsque vous changiez 4 ampoules classiques de puissance P = 75 W par 4 L.B.C. de puissance 15 W, vous faites une économie d’énergie annuelle de 196 kWh. Cette économie est multipliée par 10 avec les LED.

Répondre aux questions :             
Les erreurs sont mises en évidence par la couleur rouge donnée à celles-ci...

- Quelle est l’unité employée pour mesurer la puissance P des lampes ? l'ampère le voltle wattle joule

- Quel est le symbole de cette unité ? J kWhVA W.

- Quelle est le symbole de l’unité d’énergie utilisée dans le document ? J kWhVA W.

- Le nom de l’unité d’énergie est composé à partir des unités de deux autres grandeurs. Quelles sont ces unités ? Le joule et la seconde Le volt et l'heureL'ampère et la seconde Le watt et l'heure.

- Quelles sont les grandeurs correspondant à ces unités ? Energie et temps Intensité et tempsPuissance et temps Tension et temps.

Lorsque l’on souscrit un abonnement auprès d’un fournisseur d’électricité, le prix dépend de la puissance désirée. Les particuliers ont le choix entre 3 kW, 6 kW, 9 kW et 12 kW.

a) Comment va-t-on savoir de quelle puissance on a besoin ?

Un particulier possède :

- 3 radiateurs électriques de 1 200 W chacun	- 1 four électrique de 3 kW
- 1 réfrigérateur de 50 W	- 1 lave-linge de 2 kW
- 1 téléviseur de 150 W

Sachant que les puissances consommées par plusieurs appareils fonctionnant simultanément s’ajoutent. Répondre aux questions :             
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A quelle puissance va-t-il souscrire ?

3 radiateurs électriques de 1 200 W chacun	W
1 four électrique de 3 kW	W
1 réfrigérateur de 50 W	W
1 lave-linge de 2 kW	W
1 téléviseur de 150 W	W
Total :	W

Il va souscrire à une puissance de 3 kW 6 kW9 kW 12 kW.

b) Observer cette vieille facture d’électricité suivante et répondre aux questions.

Répondre aux questions :             
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1) On retrouve la puissance fournie par EDF dans la partie consommation, après la date. Quelle est cette valeur ?

Cette valeur est 3 kW 6 kW9 kW12 kW 03 kVA06 kVA09 kVA 12 kVA.

2) L’unité correspond-elle à celle décrite au II) Début de paragraphe ?

L'unité précédente était l'ampère le voltle wattle joule

3) Quelle relation peut-on écrire entre VA et W ?

On peut écrire 1 V = 1 W 1 A = 1 W1 V/A = 1 W1 VA = 1 W .

4) Si la puissance P est donnée en watt (W), la tension U en volt (V) et l’intensité I en ampère (A), quelle relation peut on écrire entre P, U et I ?

U = R.I P = U.IU = P.II = P.U .

5) Deux tarifs sont proposés pour la consommation électrique. Quelles sont les valeurs des deux tarifs ? Ecrire les tarifs dans l'ordre croissant sans arrondir...

Les deux tarifs sont €/kWh et €/kWh.

6) A quoi correspondent ces deux tarifs ?

Le premier tarif correspond aux heures et le second aux heures .

7) La facture indique que l’on paie un abonnement. A quoi cela correspond-il ?

L'abonnement sert à payer les taxes la location du compteur et l'acheminement du courantla personne qui relève le compteur le courant qui n'est pas consommé.

8) Quel sera le montant à payer pour cette facture ?

Le montant à payer pour cette facture sera de €.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de Paul Olivier.
Vidéo : La puissance électrique : ( 2 min 48 )

Pour mesurer la consommation d’énergie électrique d’une lampe, on utilise un joulemètre.

      

Son branchement nécessite deux circuits. On le branche en série pour mesurer l’intensité électrique qui la traverse et en dérivation pour mesurer la tension électrique.



De ce fait on obtient directement la puissance traversée par la lampe. L’appareil permet donc de mesurer l’intensité I en ampère, la tension U en volt, la puissance P en watt. Ces mesures peuvent se faire pendant une durée déterminée en seconde et on obtient l’énergie en joule.

On effectue différentes mesures avec deux ampoules, une ampoule classique de 25 W et une ampoule basse consommation de 5 W. On reporte les mesures dans les tableaux suivants que vous compléterez.
             
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Avec l'ampoule classique:

Puissance P (W)	25 W	25 W	25 W	25 W
Temps t (s)	30 s	60 s	90 s	120 s
Energie E (J)	747 J	1 498 J	2 252 J	3 001 J
P x t (W.s)

Avec l'ampoule basse consommation:

Puissance P (W)	5 W	5 W	5 W	5 W
Temps t (s)	30 s	60 s	90 s	120 s
Energie E (J)	149 J	302 J	451 J	603 J
P x t (W.s)

A partir des résultats précédents, établir une relation entre l’énergie E en joule, la puissance P en watt et le temps t en seconde.

P = E.t E = P.tt = P.EE = P/t.

L’énergie mesurée par EDF n’est pas donnée en J, mais en kWh. L’unité de temps n’est pas la seconde mais l’heure. Quelle relation existe entre le kWh et le J ?
             
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1 h = s.
1 kWh = Wh.
Si on remplace les heures par les secondes.
1 kWh = J.

Conseil: regarde la vidéo ci-dessous de Paul Olivier.
Vidéo : L’énergie électrique : ( 2 min 48 )

☺La puissance électrique P (en watt) reçue par un appareil soumis à une tension U (en volt) et traversé par un courant I (en ampère) est donnée par :
P = U.I

☺L’énergie électrique E (en joule) reçue par un appareil de puissance P (en watt) pendant une durée t (en seconde) est donnée par :
E = P.t
Si le temps est donné en heure, l’énergie sera donnée en wattheure.

Voici l’écran d’un ancien compteur électrique.

Répondre aux questions.
             
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Deux mois avant la prise de cette photo, il affichait en heures creuses 25 147 kWh et 79 752 kWh en heures pleines.

Quelle était la consommation en heures creuses et en heures pleines deux mois plus tard du propriétaire du compteur ?

Heures creuses = kWh.

Heures pleines = kWh.

En reprenant le tarif de la facture précédente, calculez le montant hors taxe de sa consommation.

Montant des heures creuses = €.

Montant des heures pleines = €.

Montant Total hors taxe = €.

Une cuisinière électrique est constituée de 4 plaques et d’un four. Dans la notice d’utilisation figure le tableau suivant : Répondre aux questions.
             
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	Cuisinière : 6,90 kW ; 230 V
	Four	Plaque 1	Plaque 2	Plaque 3	Plaque 4
Puissance (W)	1 840 W	920 W	1 150 W	1 380 W	1 610 W
Intensité (A)	8 A	4 A	5 A	6 A	7 A

a) Indiquer les grandeurs et les unités correspondantes figurant sur la première ligne du tableau. (Répondre dans l'ordre d'apparition des valeurs.)

La première grandeur est la tension l'énergiela puissancel'intensité dont l'unité est l'ampère le voltle wattle joule .

La deuxième grandeur est la tension l'énergiela puissancel'intensité dont l'unité est l'ampère le voltle wattle joule .

b) Que représente la valeur 6,90 kW ? Comment est-il possible de retrouver cette valeur?

Cette valeur représente une norme de sécurité pour la cuisinière électrique le poids de la cuisinière électriquela puissance consommée par la cuisinière électriquela température de fonctionnement de la cuisinière électrique .

Il est possible de retrouver cette valeur en additionnant les puissances de chaque élément du four en utilisant la formule E = P.ten divisant 1 000 W par 230 ven multipliant toutes les intensités en ampère.

c) Calculer l’intensité maximale absorbée par la cuisinière lorsque le four et les quatre plaques fonctionnent simultanément.

P = U.I <=> I = P.U I = P/UI = U/PI = E/t = A.

d) Avec quelle cartouche coupe circuit (fusible) doit-on protéger l’installation ? Pourquoi ?



Avec le fusible N° car on met toujours le plus gros car il correspond au boitier des fusiblescar il indique 400 Vqui est juste au dessus des 30 A.

e) La plaque 3 et le four fonctionnent simultanément pendant 1 h 45 min. Calculer :
- la puissance utilisée par la cuisinière en kW.

P = W = kW. - L’énergie consommée en kWh.

1 h 45 min = h        E = kWh

f) Le fournisseur facture l’énergie électrique 0,1085 € le kilowattheure, calculer la dépense occasionnée par le fonctionnement de la plaque 3 et du four pendant 1 h 45 min.

Dépense = €.

Le tableau suivant donne la puissance moyenne des appareils d’un salon et la durée d’utilisation pendant une journée. Répondre aux questions.
             
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a) Compléter le tableau :

Appareils	Puissance moyenne (W)	Durée d'utilisation (h)	Energie consommée (Wh)
Chaîne hi-fi	110	3
Lampe halogène	500	3
Lampe basse consommation	15	3
Téléviseur	115	4
Climatiseur	2 000	6

b) Calculer l’énergie consommée pendant la journée en Wh puis en kWh.

Energie consommée = Wh = kWh.

c) Sachant que la facture d’électricité comprend le prix de l’abonnement, soit 5,15 € par mois (option de base et puissance souscrite de 6 kW), et le prix du kWh à 0,1085 €. Calculer le coût de la consommation h.t. pour les mois de janvier et février de l’année 2020.

Consommation = kWh.

Abonnement = €.

Montant consommation = €.

Total = €.

Lire avec un joulemètre – wattmètre.. Répondre aux questions.
             
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Avec un joulemètre – wattmètre, on mesure différentes grandeurs électriques lorsqu’une lampe de scooter éclaire. On obtient :

11,9 V

1,76 A

100 s

20,8 W

a) A quelles grandeurs physiques et à quelles unités correspondent ces valeurs ?

Mesure	Grandeur	Unité
11,9 V	Energie TempsPuissance Tension Intensité	en joules en secondesen watts en voltsen ampères
1,76 A	Energie TempsPuissance Tension Intensité	en joules en secondesen watts en voltsen ampères
100 s	Energie TempsPuissance Tension Intensité	en joules en secondesen watts en voltsen ampères
20,8 W	Energie TempsPuissance Tension Intensité	en joules en secondesen watts en voltsen ampères

b) Quel nombre s’affiche lorsque le sélecteur est placé en mode « énergie » ?

En mode « énergie » , le joulemètre affichera J kWhVA W.