Puissance et énergie électrique Série d’exercices - énoncés Exercice n°1 Dans une maison, chaque jour 1) On passe un aspirateur de puissance 1300 W dans une chambre, pendant 13 minutes. a) Calculer, en joules, l'énergie transférée à cet appareil pendant la durée du nettoyage. b) Exprimer ensuite ce résultat en kWh. c) On remplace cet aspirateur par un autre de puissance 2000 W, Quel est le plus performant ? Pourquoi ? 2) Un élève révise son chapitre de sciences physiques pour le prochain contrôle pendant 1 heure et 30 minutes. Pour cela, il s'éclaire avec une lampe de bureau de 60 W. a) Calculer, en kWh, l'énergie transférée à cette lampe pendant cette révision. b) Exprimer ensuite ce résultat en joules. 3) Calculer le prix de consommation de l’énergie électrique, par jour et puis par an, sachant que le prix d'un kilowattheure est de 0,220 DNT. Exercice n°2 Pour décorer sa maison à l'approche du mariage du grand fils, une famille a décoré l'extérieur de sa maison avec deux guirlandes de 160 lampes chacune. Chaque lampe consomme 0,25 KWh par jour pour 4 heures de fonctionnement quotidien. Cela lui coûte environ 15 DNT. 1) Calculer la puissance d'une lampe en supposant qu'elles sont toutes identiques. 2) En déduire la puissance transformée par l'ensemble des lampes. 3) Sachant que le prix du kilowattheure est de 0,220 DNT, calculer le prix de l’énergie consommée par jour. 4) Quelle somme aura payé cette famille pour cet éclairage si celui-ci décore sa maison durant 3 semaines ? Exercice n°3 Un récepteur actif produit une énergie thermique de 45 KJ en 10 minutes, et il développe, dans la même période, une puissance mécanique de 80 W. 1) Calculer la puissance électrique, exprimée en KW, transformée par le récepteur, en puissance thermique. 2) Calculer la puissance électrique totale consommée par ce récepteur, exprimée en KW. 3) a) Calculer l’énergie totale produite, en KWs, par le récepteur durant 5 heures de fonctionnement quotidien. 3) b) Exprimer cette énergie en Joule. 3) c) Ce récepteur actif est parcouru par un courant électrique d’intensité de 25 mA. Déduire la valeur de la tension mesurée à ses bornes. Puissance et énergie électrique Série d’exercices - corrigés Exercice n°1 1. a. E = P. ∆t or ∆t =13 minutes = 13 x 60 = 780 s => E = 1300 x 780 = 1 014 000 J 1. b. E = 1 014 000 J = 0,28 KWh 1. c. L’aspirateur dont la puissance nominale est plus élevée est celui le plus performant. D’où, le deuxième aspirateur est le plus performant. 2. a. E = P. ∆t or P = 60 W = 0,06 KW et ∆t = 1 heure et 30 minutes = 1,5 heure Alors on écrit E = 0,06 x 1,5 = 0,09 KWh 2. b. E = 0,09 KWh = 0,09 x 3 600 000 = 324 000 J 3. L’énergie totale consommée par jour est égale à E totale/ Jour = 0,28 + 0,09 = 0,37 KWh Le prix de consommation par jour = 0 ,37 x 0,220 = 0,081 DNT Le prix de consommation par an = 0,081 x 365 = 29,565 DNT Exercice n°2 1. La puissance transformée par une lampe : E = 0,25 KWh = 250 W x 3600 s = 900 000 J E E = P. ∆t P = ∆t = 900 000 14 400 = 62,5 W 2. La puissance de l’ensemble des lampes en supposant qu'elles sont toutes identiques : P totale = 62,5 x 320 = 20 000 W 3. Energie totale consommée par jour : E totale = 0,25 x 320 = 80 KWh Prix de consommation par jour = 80 x 0,220 = 17,6 DNT 4. Somme à payer durant 3 semaines = 21 jours Alors, Prix de consommation durant les 3 semaines = 21 x 17,6 = 369,6 DNT Exercice n°3 1) L’énergie thermique est E thermique = P thermique. ∆t P thermique = Ethermique ∆t 45 KJ = 10 minutes = 45 000 P thermique = 75 W = 0,075 KW 2) La puissance électrique totale consommée par le récepteur P totale = P thermique + P mécanique ; P totale = 75 + 80 = 155 W = 0,155 KW 3) a) On a 5 heures = 18 000 s Or E totale = P x ∆t = 0,155 x 18 000 = 2 790 KWs b) E totale = 2 790 KWs = 2 790 000 Ws = 2 790 000 J 600 P 0,155 c) On a P = U. I U = I = 0,025 = 6,2 V
