sujet - profdephysique

CHAPITRE 14 (PHYSIQUE) : CONVERSION D’ÉNERGIE ÉLECTRIQUE
PS
ACTIVITÉ 1 : DEUX LOIS DE L’ÉLECTRICITÉ
Document 1 : Principe d’un sèche-cheveux
Un sèche-cheveux utlise l’énergie électrique pour chaufer l’air et le metre en
mouvement. Il content :
• Un conducteur ohmique qui convertt l’énergie électrique en énergie
thermique ;
• Un moteur qui convertt l’énergie électrique en énergie cinétque.
Document 2 : Loi d’Ohm
Le montage schématsé ci-contre permet de mesurer la tension aux bornes d’un
conducteur ohmique en foncton de l’intensité du courant électrique qui le
traverse. L’intensité I est mesurée à l’aide de l’ampèremètre A. La tension U est
mesurée à l’aide du voltmètre V.
Des mesures ont permis de construire la
représentaton graphique ci-dessous.
Document 3 : Puissance et énergie
Un sèche-cheveux de puissance P = 1300 W
est relié à un compteur d'énergie.
Le tableau suivant donne l'énergie électrique
E consommée par le sèche-cheveux pour
diférentes durées Δt d'utlisaton.
Δt (en h)
0,05
0,10
0,15
0,20
E (en kWh)
0,07
0,13
0,20
0,26
Document 4 : Lisseur à cheveux
Plaques en céramique
Alimentaton : 230 V – 50 Hz
Puissance : 30 W
Questons :
1. Comment se branchent un ampèremètre et un voltmètre dans un circuit
électrique ?
2. Pourquoi peut-on écrire que la tension U aux bornes du conducteur ohmique et
l’intensité I du courant qui le traverse sont deux grandeurs proportonnelles ?
3. Comparer numériquement le rapport U / I à la résistance R du conducteur
ohmique.
4. La relaton entre U, I et R est la loi d’Ohm. Écrire cete relaton en précisant les
unités des diférentes grandeurs.
5. Montrer que l’énergie E consommée par le sèche-cheveux est proportonnelle à
sa durée de fonctonnement Δt (document 3). À quoi correspond le coefcient de
proportonnalité ?
6. Écrire la relaton entre E, Δt et P en précisant les unités des diférentes
grandeurs.
7. Schématser la chaîne énergétque du sèche-cheveux, faisant intervenir le
secteur, le conducteur ohmique et le moteur du sèche-cheveux, et l’air. Expliciter
les conversions d’énergies mises en jeu.
8. Le sèche-cheveux du document 3 est utlisé pendant 3 minutes. En combien de
temps le lisseur du document 4 consomme-t-il la même énergie ?
ACTIVITÉ 2 : L’ÉNERGIE DU VENT
Document 5 : L’énergie éolienne
L’énergie éolienne est l’énergie du vent dont la
force motrice est utlisée dans le déplacement de
voiliers et autres véhicules ou transformée au
moyen d’un dispositf aérogénérateur comme une
éolienne ou dans un moulin à vent en une énergie
diversement utlisable. C’est une des formes
d’énergie renouvelable. […]
L’éolienne est alors couplée à un générateur
électrique pour fabriquer du courant contnu ou
alternatf. Le générateur est relié à un réseau
électrique ou bien fonctonne au sein d’un
système « autonome » avec un générateur
d’appoint (par exemple un groupe électrogène)
et/ou un parc de bateries ou un autre dispositf
de stockage d’énergie. D’après Wikipedia
Document 6 : Rendement
d’une éolienne individuelle
éolienne à axe vertcal
Fairwind F64-40 suivant les
données fournies par le
constructeur
puissance :
40 kW
1. Représenter la chaîne énergétque de conversion d’énergie de l’éolienne.
2. À votre avis, que représente le rendement de l’éolienne ?
3. De quoi dépend le rendement d’une éolienne ? Quelle est sa valeur maximale
dans le cas présent ?
4. Déterminer la puissance reçue par l’éolienne.
5. Calculer l’énergie produite par l’éolienne en 24 h.