PLANCHE-PHYSIQUE-4-PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUE _Electricité

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Electricité
Puissance et énergie électrique
II
II :
PLANCHEPLANCHE-PHYSIQUEPHYSIQUE-4-
I. Préliminaires : Conversion d’
d’un temps en heure
décimale
1. On appelle heure décimale, un temps exprimé sous la forme
a
h, où
a
est un nombre décimal.
décimal.
Par exemple 1h 24 min =
1,4 h .
14243
Heure décimale
2. UTILISATION : Les heures décimales servent à calculer les salaires et
les coûts électriques en physique par exemple.
La règle qui suit permet la conversion en heure décimale.
REGLE : Pour convertir un temps en heure décimale, il faut :
Le convertir en minutes puis diviser le résultat par 60.
OU bien, le convertir en seconde puis diviser le résultat par 3600.
APPLICATION ET EXECUTION DES TÂCHES N°1 :
Convertir 1h24min en heure décimale.
Convertir 3h48
3h48min54s
48min54s en secondes.
On passe vite en minutes : 1h24min = 1×60 + 24 = 84 min. On a alors :
1h 24 min =
84
= 1,4 h .
60
On passe facilement en secondes : 3h48min54s = 3×3600 + 48×60 + 54 =
13 734s. On en déduit ensuite que
3h 48 min 54 s =
13734
= 3,815 h .
3600
II. Puissance électrique
Supposons qu’
qu’une installation électrique soit alimentée sous une tension
électrique U (en Volt) et par un courant d’
d’intensité I (en Ampère).
Par définition,
définition,
la puissance électrique P, exprimée en Watt,
Watt, de l’
l’installation
est donnée par la formule :
P = U× I
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APPLICATION ET EXECUTION DES TÂCHES N°2
N°2 :
Une installation électrique est alimentée
alimentée sous une tension de 230 V. Le
disjoncteur est réglé à 30A. Quel est la puissance de cette installation ?
Il s’
s’agit d’
d’un calcul direct. On applique la formule :
P = U×I = 230×
230×30 = 6900 W.
APPLICATION ET EXECUTION DES TÂCHES N°3
N°3 :
Sur un fer à repasser on lit les indications :
230 V
;
400W
Donnez la signification précise de chacune de ces indications.
Calculez l’
l’intensité du courant qui alimente ce fer à repasser en
fonctionnement normal.
NOTE : On arrondira le résultat au centième.
230V est la tension électrique
électrique en Volt ;
400W est la puissance électrique en Watt.
La formule P = U×I donne
I=
P 400
=
= 1,74A .
U 230
III
III. Energie électrique
1. Unités
Unités d’énergie :
L’unité d’
d’énergie est
le Joule
dont le
symbole est J.
On utilise également
le Wattheure comme unité et dont le symbole est Wh.
On retiendra la correspondance :
1Wh=3600J
1Wh=3600J
2. Formule de calcul :
L’énergie électrique
électrique consommée par un
appareil de puissance P (en Watt) pendant une durée t, se calcule selon la
formule :
E = P ×t
Si le temps t est en secondes
secondes (s), l’
l’énergie s’
s’exprime en Joule (J).
Si le temps t est en heure décimale (h) l’énergie s’
s’exprime en Wattheure (Wh).
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APPLICATION ET EXECUTION DES TÂCHES N°4
N°4 :
Un four de 1400W fonctionne pendant 24 minutes.
Calculez en Wh puis en Joules, l’
l’énergie consommée.
On fait cuir du poulet dans ce four. Quel est le temps de cuisson sachant
que l’
l’énergie consommée est 1,12kWh ?
Nous avons E =P×t, avec P=1400W et t=24min.
t=24min. Mais pour avoir l’
l’énergie en
Wh, il faut convertir le temps en heure
heure décimale et on a
t=
24
= 0,4h . On a
60
finalement :
E=1400×
E=1400×0,4=560 Wh.
Comme 1Wh
1Wh =3600J, on a alors E=560×
E=560×3600=2016000 J
La formule E =P×t donne
donc
t=
t=
E
avec E=1,12kWh =1120 Wh et P=1400W. On a
P
1120
= 0,8h .
1400
NOTE : Ce temps décimal correspond à t=0,8×
t=0,8×60=48
60=48 minutes.
minutes.
APPLICATION ET
ET EXECUTION DES TÂCHES N°5
N°5 :
LE GRAND CLASSIQUE
Une plaque chauffante de résistance 44Ω
44Ω est alimentée pendant 12
minutes par un courant d’
d’intensité 5A.
Calculer la tension aux bornes de la résistance à l’
l’aide de la formule
U=R×
U=R×I.
Calculez la puissance électrique consommée par la résistance à l’
l’aide
de la formule P=U×I.
Calculez en Wh puis en Joule l’
l’énergie consommée par la résistance.
On a directement U =R×
=R×I = 44×
44×5=220 V.
La formule P =U×
=U×I nous donne directement P =220×
=220×5 =1100 W.
On a E =P×
=P×t, avec P=1100 W et t=12min =
12
= 0,2 h (en heure décimale). Donc
60
E=1100×
E=1100×0,2= 220 Wh.
Wh.
Comme 1Wh=3600J,
1Wh=3600J, on a aussi E=220×
E=220×3600= 792000J.
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EXERCICES A FAIRE ET A RENVOYER :
EXERCICE N°1 :
[1] Conv
Convertir 6h48min en heure
heure décimale.
[2] Convertir 1h42min en heure décimale.
[3] Convertir 3h18min en heure décimale.
[4] Convertir 4h36min48s en heure décimale.
EXERCICE N°2
N°2 :
R=60Ω
Ω est parcouru par
Un conducteur Ohmique (résistance) de résistance R=60
un courant d’
d’intensité I=9A.
A l’
l’aide de la formule U= R×
R×I, calculez la tension aux bornes de la
résistance.
Calculez la puissance reçue par cette résistance.
On donne la formule de calcul P= U×I.
EXERCICE N°3
N°3 :
Une installation électrique comporte les appareils suivants :
Un chauffechauffe-eau de 2400W ;
4 sèchesèche-cheveux de 1200W ;
5 tubes fluorescents de 60W ;
1 fer à repasser de 1300W.
Calculer la puissance totale de cette installation.
Calculer
Calculer l’
l’intensité du courant absorbée par cette installation sachant
qu’
qu’elle est alimentée sous une tension de 220V.
EXERCICE N°4
N°4 :
La
plaque
signalétique
d’un
chauffechauffe-eau
comporte
les
inscriptions
suivantes :
1800 W ;
50 Hz
Hz ;
;
23
230V
;
Donnez la signification précise de chacune de ces indications.
Calculez alors l’intensité I du courant qui alimente le chauffechauffe-eau en
fonctionnement normal.
Calculez la résistance R du chauffechauffe-eau à l’aide le la loi d’Ohm U= R×
R×I.
NOTE : On arrondira tous les résultats au dixième.
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Le chauffechauffe-eau fonctionne pendant 2h48min. Calculer en Wh puis en kWh
l’énergie électrique consommée par ce fonctionnement.
fonctionnement.
EXERCICE N°5
N°5 :
NOTE : Tous les résultats seront arrondis au dixième.
Un appareil électrique
électrique comporte les indications suivantes :
2800 W ;
50 Hz ;
;
230V
;
Donnez la signification précise de chacune de ces indications.
Calculez alors l’intensité I du courant qui alimente cet appareil en
fonctionnement normal.
Calculez la résistance R de l’
l’appareil à l’aide le la loi d’Ohm U= R×
R×I.
On fait fonctionner
fonctionner l’
l’appareil pendant 1h24min.
24min.
Calculez en Joules l’
l’énergie électrique consommée par ce fonctionnement.
Calculer en Wh puis en kWh l’
l ’énergie électrique consommée par ce
fonctionnement.
fonctionnement.
NOTE : On rappelle la correspondance 1Wh =3600J.
=3600J.