16 Puissance électrique

16. Puissance électrique Physique passerelle Page 1 sur 8
16 Puissance électrique
Physique passerelle
hiver 2016
1. Puissance électrique
Si je remplace une ampoule de
60 W
par une ampoule de
100 W
:
→ La nouvelle ampoule brillera ________________ .
→ La nouvelle ampoule sera traversée par un courant plus _______ .
→ La nouvelle ampoule consommera ___________ d’énergie.
→ La nouvelle ampoule aura une résistance plus _______________ .
En physique, la puissance, mesurée en watts [W], indique la quantité d’énergie fournie par unité de temps.
En électricité, la puissance est le produit entre la tension et le courant :
=
(page 148)
• est la puissance électrique en watts [W]
• est la tension en ___________ [ ___ ]
• est le courant électrique en ____________ [ ___ ]
Exemple : Que vaut la puissance électrique d’un aspirateur alimenté par une tension de 220 V et un
courant de 5 A ?
En utilisant la loi d’ohm, on trouve d’autres expressions pratiques de la puissance :
=
=
→
remplacer
par
=
→ remplacer par
=
→ Cette relation est utile lorsque la tension
n’est pas donnée.
=
→ Cette relation est utile lorsque le courant
n’est pas donné.
Examen d’hiver 2014 :
Examen d’été 2013 :

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2. Énergie électrique
U
n appa
reil de
1000 W
qui fonctionne pendant
1 heure
consomme une
énergie de 1 kilowattheure [kWh].
→ Un appareil plus puissant consommera ___________ d’énergie.
→
Si l’appareil fonctionne plus longtemps, il consommera
___________ d’énergie.
L’énergie est le produit entre la puissance et la durée :
=
∙
(page 133)
• est l’énergie en joules [J]
• est la puissance en watts [W]
• est la durée en secondes [s]
Règle de conversion entre les kilowattheures [kWh] et les joules [J] :
1
kWh
=
3
600
000
J
(page 166)
Exemple : Que vaut l’énergie consommée par un aspirateur de 2000 W qui fonctionne pendant 20
minutes ?
Examen d’hiver 2015 :
Lorsqu’un fil métallique est parcouru par un courant électrique, le
frottement entre les électrons et les molécules du métal provoque un
échauffement du fil. Cet effet Joule est utilisé dans un thermoplongeur, par
exemple, pour élever la température du liquide qui l’entoure.
L’énergie thermique  délivrée par une résistance  parcourue par un courant  pendant un temps  vaut :
=
(page 148)
• est l’énergie thermique en joules [J]
• est la résistance en ohms [Ω]
• est le courant électrique en ampères [A]
• est la durée en secondes [s]
Exemple : Un thermoplongeur de 53 Ω alimenté par un courant de 4,4 A chauffe un litre d’eau
pendant deux minutes.
a) Calculer la chaleur produite par le thermoplongeur.
b) Calculer l’élévation de la température de l’eau.

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3. Rendement
La conservation de l'énergie permet de passer d'une forme d’énergie à une autre :
Un moteur transforme l’énergie électrique en énergie mécanique.
Une dynamo transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.
Une bouilloire transforme l’énergie électrique en énergie thermique.
En réalité, une partie de l’énergie est perdue au cours du processus. L’énergie utile n’est qu’une partie de
l’énergie consommée :
Le rendement est la proportion d’énergie utile sur le total d’énergie consommée :
=
 !""
é
(page 133)
(page 169)
• est le rendement en pourcent [%]
• est la part d’énergie utile en joules [J]
•
 !""
é
est le total d’énergie consommée en joules [J]
Exemple : Une bouilloire est alimentée par une tension de 220 V et un courant de 5 A. Il lui faut 10
minutes pour amener à ébullition un litre d’eau initialement à 20°C. Quel est son rendement ?
énergie consommée
énergie perdue
énergie utile

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4. Problèmes type
→ Problème 1 (examen d’été 2011)
Un sèche-cheveux d’une résistance de 52,9 Ω est utilisé en Europe (U = 230 V) et aux États-Unis
(U = 115 V). Complétez le tableau suivant :
Europe
USA
Résistance
Tension
Courant
Puissance
→ Problème 2 (examen d’hiver 2010)
En cas de doute, se rappeler que seule la résistance d’un appareil électrique demeure constante.
→ Problème 3
Trois ampoules de respectivement 100 W, 75 W
et 60 W sont montées en série. Laquelle éclaire
le plus ?

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→ Problème 4 (examen d’été 2012)
→ Problème 5 (examen d’été 2015)