Cours ph puissance et énergie électrique 2éme Sc-converti (1)

2ème Sc
cours physique n°1 : Puissance et énergie électrique
Lycée Menzel Mhiri-kairouan
Prof : Selmi Jomaa
I) Notion de puissance électrique :
•
Sur un appareil électrique, on trouve des indications fournies par le fabricant :
Exemple ① : sur une lampe, on lit les valeurs (220V - 75W)
➢ 220V : tension nominale, c'est la tension aux bornes de la lampe pour qu'elle fonctionne
normalement.
➢ 75W : puissance nominale, c'est la puissance consommée par la lampe pour qu'elle fonctionne
normalement.
Exemple ② :
•
Définition : La puissance électrique d'un dipôle est une grandeur physique qui caractérise la rapidité
de transfert d'énergie électrique entre ce dipôle et le reste du circuit ou le milieu extérieur.
•
Expression : En courant continu, la puissance électrique P, échangée par un dipôle alimenté sous une
tension électrique U, et traversé par un courant électrique d'intensité I, est donnée par la relation
suivante :
•
P=U.I
Unité : - la tension électrique U s'exprime en Volt (V)
- l'intensité électrique I s'exprime en Ampère (A)
- la puissance électrique P s'exprime en Watt (W).
1mW(milliWatt) = 10-3 W
1𝜇W (microWatt) = 10-6 W
1kW (kilowatt) = 103 W
1MW (MegaWatt) = 106 W
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II) Energie électrique :
1) Définition :
L'énergie électrique Ee consommée par un dipôle pendant une durée ∆t est donnée par la relation suivante :
Ee = P . ∆t = U . I . ∆t
avec P (puissance électrique) : P = U . I =
𝑬𝒆
∆𝒕
2) Unité :
•
Si P est exprimée en Watt (W) et ∆t en seconde (s), alors l'énergie électrique s'exprime en Joule (J)
•
Si P est exprimée en Watt (W) et ∆t en heure (h), alors l'énergie électrique s'exprime en Watt-heure
(Wh).
x 3600
avec :
1 Wh = 1W x 3600s = 3600 J
Wh
J
: 3600
1 kWh = 1000 Wh = 3600 x 1000 J = 36.105 J
III) Effet Joule :
1) Définition :
On appelle effet Joule le dégagement de chaleur qui accompagne le passage du courant électrique dans un
conducteur. C'est la transformation de l'énergie électrique en énergie thermique.
2) Intérêts et inconvénients :
- Intérêts (avantages) : est la production de la chaleur pour le chauffage.
- inconvénients : perte d'énergie , incendie ...
➢ La protection : ventilateur , fusible ...
➢ Un fusible set constitué d'un conducteur calibré qui permet la protection des appareils électriques.
IV) Récepteurs passifs et récepteurs actifs :
1) récepteur passif :
Un dipôle récepteur passif transforme totalement l'énergie électrique qu'il consomme en énergie
thermique.
Exemple : fer à repasser , réchaud électrique , résistor , lampe à incandescence ...
2) récepteur actif :
Un dipôle récepteur actif transforme partiellement l'énergie électrique qu'il consomme en énergie
thermique.
Exemple : moteur , électrolyseur , sèche cheveux ...
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V) Application :
Exercice n°1 :
Sur la plaque de signalisation d'un moteur, on lit l'indication suivante 10W
Ce moteur est inséré dans le montage
A
ci-contre :
K
L'ampèremètre indique 0,5A et le
voltmètre indique 12V.
G
Pendant une durée ∆𝐭, le moteur
V
consomme une énergie
M
_
électrique W = 1,08.105 J.
❶ a) Que signifie l'indication portée sur la plaque de ce moteur?
b) Calculer la durée ∆𝐭 de fonctionnement de ce moteur, en heures.
c) Le moteur fonctionne-t-il normalement ? Justifier.
d) Reproduire le schéma sur votre copie et brancher un wattmètre, afin de mesurer la puissance
aux bornes du moteur.
❷ Le moteur transforme 10 % de l'énergie électrique reçue en chaleur.
a) Le moteur est-il un dipôle récepteur actif ou passif ? Justifier.
b) Déterminer la puissance mécanique du moteur.
Exercice n°2 :
On lit sur la plaque de signification d'un réchaud électrique les indications suivantes :(220V;1540W)
❶ Que signifient les indications portées sur la plaque de ce réchaud ?
❷ Calculer en fonctionnement normal :
a) L'intensité du courant électrique qui traverse le réchaud.
b) Calculer l'énergie électrique consommée pendant 2h30min de fonctionnement en Wh, et en J.
❸ a) Sous quelle forme est transformée l'énergie électrique consommée ?
b) Le réchaud est-il un dipôle récepteur actif ou passif ?
❹ Sachant que le prix moyen du kWh est de 150 millimes, déterminer la dépense D pendant
2h30min de fonctionnement.
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Exercice n°3 :
Une installation électrique alimente les appareils suivants :
- Une machine à laver de puissance P1 = 2000 W.
- Une machine à coudre de puissance P2 = 1500 W.
- Un fer à repasser de puissance P3 = 800 W.
- Un sèche cheveux de puissance P4 = 1000 W.
❶ Sur le compteur de cette installation on lit : 220 V ; 20 A.
a) Que représente chaque grandeur indiqué ?
b) Donner en justifiant la réponse, la nature des appareils.
❷ a) Définir puis déterminer la puissance nominale Pn de cette installation.
b) Déterminer la puissance totale Pt de ces appareils.
c) Peut-on faire fonctionner tous ces appareils en même temps.
❸ On débranche la machine à coudre et on fait fonctionner les trois autres appareils.
a) Déterminer l'énergie électrique consommée par ces trois appareils en une heure de
fonctionnement, l'exprimer en kWh.
b) La constante de rotation du compteur de l'installation est c = 2,5 Wh, déterminer le nombre de
tour effectué par le compteur.
c) La STEG facture le kWh à 120 millimes, calculer le prix de consommation.
Exercice n°4 :
Sur une lampe à incandescence, on lit les indications suivantes : 220V et 75W.
❶ Que signifient ces indications ?
❷ Trouver la valeur de l'intensité I.
❸ Une lampe fluo compacte dure beaucoup plus longtemps qu'une lampe classique et consomme
jusqu'à 5 fois moins pour un même éclairage. On donne le tableau suivant :
Lampe à incandescence
Lampe fluo compacte
Prix d'achat
0,850 DT
5 DT
Puissance consommée
75 W
15 W
Durée de vie
1000 h
12000 h
a) Supposons une utilisation de 3h par jour. Calculer en kWh l'énergie électrique consommée par les
deux lampes sur un an. On donne : 1 an = 365 jours.
b) Quel est le cout de fonctionnement de chaque lampe par an ? (1 kWh vaut 0,217 DT)
c) Une lampe fluo compacte est beaucoup plus chère qu'une lampe à incandescence.
Vaut-il le coup de remplacer sa vieille ampoule par une fluo compacte ? Justifier.
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