L`usage de la calculatrice est autorisé. En prenant connaissance

L'usage de la calculatrice est autorisé.
En prenant connaissance des documents suivants, répondre aux questions.
Pour vous entraîner, en attendant la réouverture du collège…
Proposition d’épreuve, de style DNB
Epreuve de Physique-Chimie ( 30 minutes, 25 points )

Documents :
Doc 1 : Relation entre puissance, tension et intensité
Doc 2 : Caractéristiques de la
tension du secteur
Doc 3 : Extrait de la documentation du réchauffeur installé dans la piscine.
Ce réchauffeur a été pensé pour
permettre une installation en toute
simplicité de par son caractère
« Plug and Play » tout en offrant un
maximum de sécurité, de fiabilité et
d'efficacité.
Le thermostat analogique vous
offre le contrôle sur la température
de votre piscine tandis que le
thermostat de sécurité empêche les
surchauffes éventuelles. [...]
Alimentation : 230 V
Résistance : acier inoxydable BS 316
Thermostat de contrôle : 0 à 40 °C
(graduation de 0,5 °C)
Thermostat de sécurité : 55 °C
(réarmement manuel)
Puissance : 3200 W
Installation : fixation au sol ou murale
Pression en marche : 4 bars maximum
Flux : 1 à 17 m3/h
Doc 4 : Extrait de la documentation du nouveau réchauffeur.
Alimentation : 230 V
Résistances : Titane, compactage de MgO élevé
Thermostat de contrôle : 0 à 40 °C (graduation de 1 °C)
Puissance : 4500 W
Installation : fixation au sol ou murale
Pression en marche : 4 bars maximum
Flux : 1 à 17 m3/h
La tension du secteur est
alternative et sinusoïdale.
Sa tension efficace est
d'environ 230 V.
Sa fréquence est égale à 50 Hz.
Sa période est de 20 ms.
La puissance P consommée par un appareil est
égale au produit de la tension U à ses bornes par
l'intensité I du courant qui le traverse.
P : puissance en watt
avec U : tension en volt
I : intensité en ampère
P = U × I

Sujet : Des propriétaires possèdent une piscine dont l'eau est chauffée grâce à
un réchauffeur électrique. Malheureusement leur appareil ne fonctionne plus. Ils
décident donc de le remplacer.
1. Quelle forme d'énergie la résistance du réchauffeur reçoit-elle
lorsqu'il fonctionne ? Sous quelle forme est alors convertie cette
énergie ?
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2. Les propriétaires souhaitent en profiter pour diminuer leur
consommation d'énergie. Sur quelle grandeur peuvent-ils intervenir ?
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3. Écrire la formule de physique permettant de calculer l'énergie
électrique consommée par un appareil et préciser les unités du système
international (SI).
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4. Les propriétaires ont constaté que leur ancien appareil (Doc 3)
fonctionnait pendant 4 heures chaque jour. Calculer l'énergie que
consommait cet appareil chaque jour. Exprimer le résultat dans l'unité
du SI et dans l'unité la plus couramment utilisée (celle des compteurs
électriques).
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5. Les propriétaires ont acheté un nouvel appareil de chauffage (Doc 4).
Calculer l'intensité du courant qui traverse l'appareil en fonctionnement.
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6. Quel appareil pourraient-ils utiliser pour mesurer la valeur de
l'intensité du courant ? Comment doit-il être branché ?
Donner son symbole normalisé.
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7. Ils ont quatre possibilités pour relier leur appareil au tableau de
répartition : 5 A, 10 A, 15 A et 20 A. Quelle valeur protégera le mieux
leur appareil ? Justifier.
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8. Citer les deux systèmes de sécurité possibles pour protéger les
différentes parties d'une installation électrique.
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