Exercices

CHAP 4
Comment sont alimentés nos appareils électriques ?
CME2
Exercice 1
Nous allons étudier le circuit électrique d'une bicyclette. Celui-ci est constitué d'une « dynamo »,
de fils électriques, d'une lampe et du cadre métallique (donc conducteur) de la bicyclette.
1) Faire le schéma du circuit électrique en ajoutant les appareils de mesure de la tension et
de l'intensité.
2) On branche un oscilloscope aux bornes de la « dynamo ».
Sur l'écran apparaît, l’oscillogramme ci-dessus :
Sensibilité horizontale : 5ms par division.
Sensibilité verticale : 2 volts par division.
À partir de l'oscillogramme :
 déterminer la valeur maximale de la tension,
 déterminer la fréquence de la tension,
 déterminer la tension efficace.
Exercice 2
Sur la plaque signalétique d’une centrale vapeur on a relevé les valeurs suivantes :
2400 W
230 V
50Hz
1) Compléter le tableau suivant.
Nom de la grandeur physique
2400 W
230 V
50 Hz
Nom de l’unité
2) Indiquer la nature (continue ou alternative) de la tension d’alimentation de la centrale
vapeur.
3) Calculer, en A, l’intensité du courant électrique. Arrondir le résultat au dixième.
4) Le circuit d’alimentation de la centrale vapeur est protégé par un fusible.
Choisir parmi les valeurs suivantes, le calibre du fusible le mieux adapté. Expliquer le choix.
6 A ; 10 A ; 16 A ; 20 A ; 25 A ; 32 A
5) Un employé utilise une multiprise pour brancher une deuxième centrale vapeur identique,
sur le même circuit électrique.
a) Indiquer le type de branchement (série ou dérivation).
b) Donner le nom de l’appareil permettant de contrôler la valeur de la tension
d’alimentation
c) Les deux appareils peuvent-ils fonctionner en même temps ? Expliquer la réponse.
Exercice 3
On branche un générateur de courant alternatif sur un oscilloscope. On obtient l'oscillogramme
présenté ci-dessous.
1) Donner la valeur de la tension maximale UMAX. La représenter sur l'oscillogramme.
2) Donner la valeur de la période T. La représenter sur l'oscillogramme.
3) Calculer la tension efficace à 0,1 V près.
Exercice 4
Sur la plaque signalétique d’un nettoyeur à vapeur, on a relevé les indications suivantes :
modèle : DEKAPE
230 V
50 Hz
1 840 W
8A
1) Compléter le tableau des grandeurs physiques suivant.
Indication
8A
230 V
1 840 W
50 Hz
Nom de la grandeur physique
intensité
……..….
……..….
……..….
Unité en toutes lettres
……..….
……..….
……..….
hertz
2) Le nettoyeur vapeur fonctionne pendant 2 h 15 min.
a) Calculer, en Wh, l’énergie consommée par l’appareil pendant cette durée.
Exprimer le résultat en kilowattheure.
b) Le prix du kilowattheure est de 0,1125 €.
Calculer, en euro, le prix à payer par l’entreprise pour l’énergie consommée
par l’appareil.
Exercice 5
Les feux de croisement d’une automobile sont branchés en dérivation aux bornes de la
batterie d’accumulateurs. La puissance de chacun des deux feux de croisement est de 45 W.
1) Représenter le circuit électrique normalisé formé par les deux
phares et la batterie d’accumulateurs.
2) Sur une voiture, si un des feux de croisement « grille », l’autre
s’éteint immédiatement. Est-ce exact ? Justifier laréponse.
3) La tension aux bornes de la batterie est de 12 V.
Calculer l’intensité du courant qui alimente chacun des feux de
croisement. Arrondir le résultat à 0,01 A.
4) Un fusible de 10 A protège le circuit des feux de croisements.
Peut-on utiliser le même calibre de fusible pour protéger le
circuit principal des deux feux de route d’une puissance de 65 W
chacun. Justifier la réponse.
Exercice 6
Le circuit d’éclairage d’une voiture électrique est alimenté en 12 V par une batterie.
Il se compose de :
- 2 lampes partant chacune les indications 45 W / 12 V ;
- 4 lampes portant chacune les indications 21 W / 12 V ;
- 10 lampes portant chacune les indications 5 W / 12 V ;
1.) Que signifient les indications 45 W et 12 V écrites sur chacune des
deux premières lampes ?
2.) Toutes ces lampes fonctionnent en même temps ; calculer la puissance totale absorbée.
3.) Si la puissance absorbée est de 224 W, calculer l’intensité I absorbée. Arrondir à 0,1 A.
Exercice 7
Sur un chauffe-biberon figure l’étiquette suivante :
Rapido
N°2008-C
320 W
230 V
50Hz
Fabriqué en France
1) Compléter le tableau ci-dessous :
Nom de la grandeur
Nom de l’unité
physique
320 W
230 V
50 Hz
2) Le chauffe biberon fonctionne 3 h 30 min par jour.
Calculer l’énergie électrique consommée par jour. Exprimer le résultat en kilowattheure.
Exercice 8
Sur la plaque signalétique d’un lave-vaisselle, on peut lire les indications suivantes :
N° 1356955 Typ : G 510
Intensité du courant : ………
Fréquence : 50 Hz
Tension : 230 V ~
Puissance de raccordement : 3 500 W
Fusible : 16 A
1) a) Donner la puissance de raccordement en kW.
b) Calculer l’énergie consommée par cet appareil quand il fonctionne pendant 2 heures.
Donner le résultat en kWh puis en joules.
2) L’installation comporte :
 le lave-vaisselle précédent ;
 un lave-linge de puissance 2,3 kW ;
 des appareils électroménagers d’une puissance totale de 2 kW.
a) Quelle est la puissance totale de cette installation ?
b) Dans le cas où tous les appareils fonctionnent en même temps, la proposition d’un
abonnement de 6 kW est-elle correcte ? Justifier la réponse.
c)
Exercice 9
Au cours d'une journée, les occupants d'une maison ont fait le relevé de la durée d'utilisation
de leurs appareillages électriques :
Puissance par
Nombre d'appareils
2 lampes (L)
1 fer à repasser (R1)
1 four (R2)
1 aspirateur (M)
Durée d'utilisation
appareil
60 W
1 500 W
1 400 W
900 W
4h
1h
0,75 h
0,5 h
1) Pour que ces appareils puissent fonctionner sous une même tension, quelle devrait être la
nature du branchement ?
2) Calculer l'intensité efficace du courant qui traverse le fer à repasser, sachant que la tension
efficace du secteur est de 230 V.
3) En déduire la résistance du fer à repasser.
4) La puissance souscrite est de 8 kW. Peut-on utiliser tous les appareils en même temps ?
Justifier.
Exercice 10
Pour réchauffer le biberon de son bébé, une maman utilise un chauffe-biberon. On supposera
qu’il est constitué d’une « résistance » chauffante, considérée comme conducteur ohmique de
résistance R= 1,2 W et d’un interrupteur monté en série. Ce chauffe-biberon est alimenté par la
prise « allume cigare ». Cette prise est reliée à la batterie de la voiture sous une tension de 12 volts
et elle est protégée par un fusible.
1) Représenter par un schéma le circuit électrique
complet : {Batterie – fusible – interrupteur –
conducteur ohmique}
2) a) Sur le schéma réalisé à la question 1),
représenter le sens du courant électrique.
b) En utilisant la loi d’ohm, calculer l’intensité I du
courant circulant dans le circuit.
3) Calculer la puissance électrique Pe du chauffebiberon en prenant I = 10 A.
Exercice 11
Une cafetière électrique chauffe 0,3L d'eau en 4 minutes et comporte sur sa fiche
signalétique les indications suivantes : 230 V ; 750 W.
1.) Donner les noms des deux grandeurs physiques
associées à 230 V et 750 W
2.) Donner les noms des unités représentées par les
lettres V et W.
3.) Calculer l'énergie E consommée par la cafetière.