Date : _______________ Nom : _______________________________________ Groupe : _____________ Résultat : ________ / 76 Exercices sur l’énergie et la puissance Module 2 : Phénomènes électriques Objectif terminal 4 : L’énergie électrique 1. Tu connais l’intensité du courant circulant dans un appareil ainsi que la différence de potentiel à ses bornes. Quelle relation, parmi les suivantes, te permettra de déterminer la puissance de cet appareil? ________ / 2 a) P = UI 2 2. c) P = UI d) P = b) W c) J/s ________ / 2 d) kJ Tu convertis la durée en secondes et tu la multiplies par la puissance du système de son. Tu convertis la puissance du système de son en chevaux-vapeur et tu la divises par la durée. Tu convertis la durée en secondes et tu la divises par la puissance du système de son. Tu multiplies la puissance du système de son avec la durée. Vrai ou faux? 1 W équivaut à 1 J/s. Réponse : ________________________ 5. Oui, je n’ai pas besoin de renseignements supplémentaires. Oui, si je connais la tension aux bornes de l’appareil ou sa résistance interne. Oui, si je sais pendant combien de temps l’appareil a fonctionné. Non, il n’y a aucun moyen. Un tube à rayons X fonctionne à un courant de 7 mA et à une différence de potentiel de 80 kV. Quelle est sa puissance? Réponse : ________________________ 8. ________ / 4 Une tension de 120 V est appliquée à une chaufferette dont la résistance interne, lorsque réchauffée, est de 14,4 Ω . À quel taux l’énergie électrique est-elle transformée en chaleur? Réponse : ________________________ 10. ________ / 4 Un élève a laissé un radio-réveil de 7 W allumé à plein volume de 7 h à 9 h. Quelle quantité d’énergie a été utilisée? Donne ta réponse en kilojoules. Réponse : ________________________ 9. ________ / 2 Si tu connais la puissance électrique consommée par un appareil électrique, es-tu capable de déterminer l’intensité du courant qui y circule? ________ / 2 a) b) c) d) 7. ________ / 2 Un kilowatt-heure équivaut à combien de joules? Réponse : ________________________ 6. I U Sur l’autoroute, tu roules en voiture pendant une heure tout en écoutant de la musique. Si tu connais la puissance du système de son de ta voiture en watts, comment calcules-tu l’énergie consommée par ce dernier, en joules, durant cette période? ________ / 2 a) b) c) d) 4. U I Parmi les unités suivantes, lesquelles sont des unités d’énergie? a) W·h 3. b) P = ________ / 4 De l’énergie thermique est produite dans une résistance à un taux de 100 W lorsque le courant est de 3 A. Quelle est la valeur de la résistance? Réponse : ________________________ Exercices sur l’énergie et la puissance ________ / 4 1 11. Une résistance inconnue est branchée entre les bornes d’une pile de 3 V. L’énergie est alors dissipée à un taux de 0,54 W. Cette même résistance est ensuite branchée entre les bornes d’une pile de 1,5 V. À quel taux l’énergie est-elle dissipée maintenant? Réponse : ________________________ 12. ________ / 4 Une plinthe électrique de 1200 W est fabriquée pour fonctionner à une tension de 120 V. a) Quelle est l’intensité du courant dans la plinthe? Réponse : ________________________ ________ / 4 b) Quelle est la résistance de l’élément chauffant? Réponse : ________________________ 13. ________ / 4 Une ampoule incandescente de 100 W est utilisée pour éclairer l’extérieur d’une résidence. a) Si elle reste allumée 8 h par nuit, combien aura coûté son utilisation au bout d’un an? Le coût de l’énergie électrique est de 7 ¢/kW·h. Réponse : ________________________ ________ / 4 b) Quelle aurait été l’économie d’argent si on avait remplacé l’ampoule incandescente par un tube fluorescent compact de 13 W? Réponse : ________________________ 14. ________ / 4 Une calculatrice de 0,3 mW est alimentée par deux piles AA de 1,5 V chacune. a) Quelle est l’intensité du courant circulant dans la calculatrice? Réponse : ________________________ ________ / 4 b) Si chaque pile peut fournir un total de 15 390 J, pendant combien d’heures la calculatrice peut-elle fonctionner sans arrêt? Réponse : ________________________ 15. Quelle quantité d’énergie est dissipée à chaque seconde par une résistance de 50 Ω parcourue par un courant de 0,3 A? Réponse : ________________________ 16. ________ / 4 Un courant de 5 A circule dans un circuit alimenté par une pile de 6 V pendant 6 minutes. De quelle quantité l’énergie chimique de la pile a-t-elle diminué? Réponse : ________________________ 19. ________ / 4 Votre dernier compte d’électricité indique que vous avez consommé 5120 kW·h au cours des 100 derniers jours. Quelle puissance moyenne, en watts, avez-vous utilisé au cours de cette période? Réponse : ________________________ 18. ________ / 4 Quelle quantité d’énergie une pile de 9 V peut-elle fournir à chaque seconde si elle est utilisée dans un appareil de 0,0045 W? Réponse : ________________________ 17. ________ / 4 ________ / 4 Un onduleur utilise la tension continue à 12 V de l’allume-cigarette d’une automobile pour produire une tension alternative de 120 V pouvant alimenter des petits appareils électriques. Si notre onduleur peut fournir un courant maximal de 2,5 A, combien d’ampoules de 60 W peut-il alimenter? Réponse : ________________________ Exercices sur l’énergie et la puissance ________ / 4 2 Corrigé Exercices sur l’énergie et la puissance Module 2 : Phénomènes électriques Objectif terminal 4 : L’énergie électrique 1. c) 2. a) et d) 3. a) 4. Vrai 5. 3 600 000 J Solution 1000 W 3600 s = 3 600 000 W ⋅ s = 3 600 000 J 1 kW ⋅ h 1 kW 1 h 6. b) 7. 560 W Données I = 7 mA = 7 × 10 −3 A U = 80 kV = 80 × 10 3 V Solution P = UI P = 80 × 10 3 V × 7 × 10 − 3 A P = 560 W 8. 50,4 kJ Données P =7W ∆t = 9 h − 7 h = 2 h = 7200 s Solution E ∆t E = P ∆t E = 7 W × 7200 s E = 50 400 J P= E = 50,4 kJ 9. 1000 W Données U = 120 V R = 14, 4 Ω Exercices sur l’énergie et la puissance (Corrigé) 1 Solution Ce que nous cherchons, c’est la puissance de l’appareil. U2 R (120 V )2 P= 14 ,4 Ω P = 1000 W P= 10. 11,11 Ω Données P = 100 W I=3A Solution P = RI 2 R= R= P I2 100 W (3 A )2 R = 11,11 Ω 11. 0,135 W Données U1 = 3 V P1 = 0,54 W U 2 = 1,5 V Solution U2 R U2 R= P P= Puisque R a la même valeur dans les deux situations, U12 U2 = 2 P1 P2 P2 = P2 = U 22 U12 P1 (1,5 V )2 × 0 ,54 W ( 3 V )2 P2 = 0 ,135 W Exercices sur l’énergie et la puissance (Corrigé) 2 12. Données P = 1200 W U = 120 V a) 10 A Solution P = UI P I= U 1200 W I= 120 V I = 10 A b) 12 Ω Solution U2 R U2 R= P (120 V )2 R= 1200 W R = 12 Ω P= 13. a) 20,44 $ Données P = 100 W ∆t = 8 h jour × 365 jours = 2920 h Solution Calcul de l’énergie consommée E ∆t E = P ∆t E = 100 W × 2920 h E = 292 000 W ⋅ h P= E = 292 kW ⋅ h Calcul du coût de cette énergie C1 = 292 kW ⋅ h × 7 ¢ kW⋅h = 2044 ¢ C1 = 20 ,44 $ Exercices sur l’énergie et la puissance (Corrigé) 3 b) 17,78 $ Données P = 13 W ∆t = 8 h jour × 365 jours = 2920 h Solution Calcul de l’énergie consommée E ∆t E = P ∆t E = 13 W × 2920 h E = 37 960 W ⋅ h P= E = 37 ,96 kW ⋅ h Calcul du coût de cette énergie C 2 = 37 ,96 kW ⋅ h × 7 ¢ kW⋅h = 266 ¢ C 2 = 2 ,66 $ Calcul de l’économie ∆C = C1 − C 2 ∆C = 20 ,44 $ − 2 ,66 $ ∆C = 17 ,78 $ 14. a) 0,1 mA Données P = 0 ,3 mW = 0,3 × 10 −3 W U = 2 × 1,5 V = 3 V Solution P = UI P I= U 0,3 × 10 −3 W I= 3V I = 1 × 10 − 4 A I = 0,1 mA b) 28 500 h Données E = 2 × 15 390 J = 30 780 J P = 0 ,3 mW = 0,3 × 10 −3 W Exercices sur l’énergie et la puissance (Corrigé) 4 Solution E ∆t E ∆t = P 30 780 J ∆t = 0,3 × 10 −3 W P = ∆t = 1,026 × 10 8 s ∆t = 28 500 h 15. 4,5 J Données R = 50 Ω I = 0 ,3 A ∆t = 1 s Solution Calcul de la puissance P = RI 2 P = 50 Ω × (0 ,3 A )2 P = 4 ,5 W Calcul de l’énergie dissipée E ∆t E = P ∆t P= E = 4 ,5 W × 1 s E = 4 ,5 J 16. 4,5 mJ Données U =9V P = 0,0045 W ∆t = 1 s Solution E ∆t E = P ∆t E = 0 ,0045 W × 1 s E = 0 ,0045 J P= E = 4 ,5 mJ Exercices sur l’énergie et la puissance (Corrigé) 5 17. 2133 W Données E = 5120 kW ⋅ h ∆t = 24 h jour × 100 jours = 2400 h Solution E ∆t 5120 kW ⋅ h P= 2400 h P= P = 2,13 kW P = 2133 W 18. 10 800 J Données U =6V I =5A ∆t = 6 min = 360 s Solution E ∆t E = P ∆t E = UI∆t E = 6 V × 5 A × 360 s P= E = 10 800 J 19. 5 ampoules Données U = 120 V I = 2,5 A Pampoule = 60 W Solution Ptotale = UI Ptotale = 120 V × 2,5 A Ptotale = 300 W N= Ptotale Pampoule N= 300 W 60 W N =5 Exercices sur l’énergie et la puissance (Corrigé) 6
