3ème -Thème : L’énergie et ses conversions-Chapitre 2 CORRECTION DE LA FICHE D’EXERCICES PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUES Exercice 1 : Relie chaque appareil à la puissance nominale moyenne qui lui correspond. AIDE : Revois la partie I.2) du cours sur les ordres de grandeurs. Les appareils qui ont une résistance électrique leur permettant de chauffer ont des puissances nominales plus élevées (de l’ordre du kW= 1000W) bouilloire Lampe Chargeur de téléphone réfrigérateur 50W 300W 2000W 5W Exercice 2 : A l’arrière d’une plaque de cuisson, Clara trouve la plaque d’identification électrique. a) Quelle est la puissance nominale de cette plaque ? AIDE : La puissance nominale se mesure en Watt. La puissance nominale de la plaque de cuisson est 7200W b) Rappelle la relation mathématique qui relie la puissance P, la tension U et l’intensité I. AIDE : Revois la partie I.3) du cours (relation mathématique=formule) La relation mathématique est : P= U I c) Calcule l’intensité efficace maximale du courant circulant dans la résistance de la plaque. AIDE : Méthode de résolution : Résolution Qu’est-ce qu’on me demande de calculer ? On veut calculer l’intensité I= ? Quelle formule dois-je utiliser ? J’utilise la formule P= U I 𝑃 Je cherche Imax donc Imax=𝑈 Je recherche les valeurs dans l’énoncé P=7200W et U= 220V (Je choisis I = 220V afin que la valeur de I soit maximale) 7200 220 Application numérique : I= Résultat avec l’unité I= 32,7A environ Exercice 3 : Djibril et Ariane viennent de regarder un film d’une durée de 2,0 h. Sur la notice technique du lecteur Blu-ray, il est écrit : « Puissance marche/Veille : 19 W/3 W » Explique pourquoi Djibril a raison de conseiller à Ariane d’éteindre complètement son lecteur Blu-ray. 3ème -Thème : L’énergie et ses conversions-Chapitre 2 AIDE : Il faut calculer l’énergie « consommée » par le lecteur Blu-ray en marche et l’énergie « consommée » par l’appareil en veille. Puis, il faut comparer les deux énergies. Pour calculer une énergie, il faut utiliser la formule vue dans le cours à la partie III. 1) Données de l’énoncé : t(en marche)=2H P (en marche)= 19W P (en veille) =3W Formule à appliquer : E= P t Pendant la durée du film, le lecteur Blu-ray consomme : E(en marche)= P(en marche) t(en marche) = 19 2 = 38 W.h Pendant le reste de la journée (soit pendant 24H-2H=22H) l’appareil est en veille : E(en veille) = P (en veille) t (en veille) = 3 22 = 66W.h E(en veille) > E (en marche) donc le lecteur Blu-ray consomme davantage en veille que lorsqu’il est en fonctionnement. Djibril a donc raison. Exercice 4 : Dans une région fortement ventée est installé un parc de 82 éoliennes fournissant chacune une puissance électrique de 600 kW. Le site fonctionne 5 000 heures par an. 1) Quelle est la puissance électrique fournie par ce parc éolien ? AIDE : La puissance nominale se mesure en Watt. La puissance électrique fournie par le parc éolien est de : P= 82 (éoliennes) 600 (kW/éolienne) =49 200kW Soit P= 49,2 103 kW (en notation scientifique) 2) Calcule l’énergie électrique produite annuellement par les 82 éoliennes. L’énergie électrique produite annuellement par les 82 éoliennes est : E=Pt =49 200 (kW) 5000 (h) = 246 000 000kW.h Soit E= 2,46 108 kW. H en notation scientifique 3) La centrale nucléaire de Golfech dans le Tarn-et-Garonne produit 19.6milliards de kWh par an. Combien de parcs éoliens de ce type faudrait-il implanter pour remplacer cette centrale nucléaire ? AIDE : Afin de comparer l’énergie produite par la centrale nucléaire et celle produite par les éoliennes, on calcule le rapport entre les deux : 𝐸𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙𝑒 𝑛𝑢𝑐𝑙é𝑎𝑖𝑟𝑒 19 600 000 000 19,6 109 = = = 79,7 𝑒𝑛𝑣𝑖𝑟𝑜𝑛 𝐸𝑝𝑎𝑟𝑐 é𝑜𝑙𝑖𝑒𝑛 246 000 000 2,46 108 Pour remplacer la centrale nucléaire, il faudrait donc 80 parcs éoliens de ce type. 3ème -Thème : L’énergie et ses conversions-Chapitre 2 Exercice 5 : a) Calculez la quantité d’énergie « consommée » en kWh par la lampe à incandescence de 25 W pendant 1000h de fonctionnement. P= 25 W = 0,025kW Energie consommée par la lampe à incandescence : E=Pt =0,025 (kW) 1000 (h) = 25kW.h b) Déduisez-en les quantités d’énergie « consommée » par les trois autres lampes pour la même durée de fonctionnement. Pour la lampe halogène, l’économie est de 30% : 30 Calcul de l’économie d’énergie : 25 (kW.h) 100 = 7,5𝑘𝑊. ℎ Energie consommée par la lampe halogène : E=25-7,5=17,5kW.h Pour la lampe fluocompacte, l’économie est de 80% : 80 Calcul de l’économie d’énergie : 25 (kW.h) 100 = 20𝑘𝑊. ℎ Energie consommée par la lampe halogène : E=25-20=5kW.h Pour la lampe à LED, l’économie est de 90% : 90 Calcul de l’économie d’énergie : 25 (kW.h) 100 = 22,5𝑘𝑊. ℎ Energie consommée par la lampe halogène : E=25-22,5=2,5kW.h c) Justifiez le remplacement des lampes à incandescences et des lampes halogènes. Les lampes à incandescence et le lampes halogènes sont celles qui « consomment « le plus d’énergie. On dit qu’elles sont énergivores. On les remplace par des lampes fluocompactes ou à LED car celles-ci « consomment » très peu d’énergie et de plus, leur durée de vie est de 4 à 15 fois plus longue.
