PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUES
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Nom : ....................... 7E3 PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUES I DEFINISSONS LA PUISSANCE ELECTRIQUE Ü MONTONS DEUX LAMPES DE TROIS FAÇONS DIFFERENTES Réalisons les trois montages suivants, comportant des lampes identiques : Ü OBSERVONS NOS CIRCUITS 5E4 ..... ..... ..... ..... MONTAGE 1 ..... ..... ..... ..... MONTAGE 2 MONTAGE 3 1. Compare l'éclat des lampes dans les trois montages : ............................................................................. 2. Ces trois montages produisent-ils autant de lumière? ............................................................................ 3. Doivent-ils consommer autant d'électricité?............................................................................................. 4. Complète les schémas en donnant les valeurs des intensités et des tensions mesurées. Ü COMPARONS LES CARACTERISTIQUES DES CIRCUITS 5. Compare les caractéristiques des circuits. Pour cela complète les lignes tension et intensité MONTAGE 1 MONTAGE 2 MONTAGE 3 tension U intensité I U ´I + 6. Est-ce que la seule donnée de l'intensité I ou de la tension U indique que les circuits ont la même consommation électrique? ..................................................................................................................... 7. Cherchons une grandeur commune pour les 3 montages. Complète la dernière ligne en faisant le produit de la tension U aux bornes du générateur par l'intensité I qu'il débite. 8. Que remarques-tu? ....................................................................................................................................... 9. Plus ce produit est grand (c'est à dire plus l'intensité ou la tension est grande), plus les lampes brillent et plus elles consomment d'électricité. Nous appellerons ce produit la ......................................................................................................................... Elle s'exprime en ................................... (symbole ...................... ). Ü RELATION ENTRE LA PUISSANCE , LA TENSION ET L ' INTENSITE 10. La puissance est une grandeur proportionnelle à la tension et à l'intensité. Ecris ci-dessous la relation entre la puissance P, la tension U et l'intensité I (donne les unités) : P en ..................................... I en ..................................... U en .......................................... Ü ORDRE DE GRANDEUR DE QUELQUES PUISSANCES 11. Donne l'ordre de grandeur de la puissance des "appareils" indiqués en choisissant entre les valeurs suivantes : 10-6 W, 3 W, 100 W, 3 kW, 5 MW, 1 GW. moteur TGV : ................................, récepteur radio : .............................., lave vaisselle : ................... récepteur télé : ........................., montre à quartz : ........................., centrale électrique : ..................... Conclusion : En courant continu, la puissance électrique consommée par un appareil est égale au ........................…............ de la ....................….............. entre ses bornes par ...............……........... du courant qui le traverse. II DETERMINONS LA PUISSANCE CONSOMMEE 5E4 7E3 Ü PUISSANCE CONSOMMEE PAR UN APPAREIL 1. Note les caractéristiques inscrites sur la lampe : puissance : .................... tension : ......................... G 2. Cette lampe est alimentée par un générateur de tension réglable. Complète le schéma du montage en plaçant les appareils te permettant de mesurer l'intensité I qui traverse la lampe sous différentes tensions U. 3. Mesure U et I et complète le tableau ci-contre. 4. Complète la dernière colonne en indiquant la puissance P consommée par la lampe. 5. Que font l'intensité et la puissance quand la tension augmente? ................................................................................................................. U I P 6. Encadre dans le tableau la ligne ou la tension mesurée mesurée consommée appliquée à la lampe est égale à la tension inscrite. (A) (W) 7. Compare alors la puissance consommée à la puissance inscrite. (V) 3 Que peux-tu conclure? ........................................................………. .............................................................................................................. 4,5 8. Comment appelle-t-on la puissance et la tension 6 inscrites sur la lampe? ................................................................. ........................................................................................................... 7 9. Que risque-t-il de se passer si on dépasse la tension nominale? ........................................................................................... ................................................................................………………………………………………………………..………………………… Ü PUISSANCE CONSOMMEE PAR UNE INSTALLATION EN ALTERNATIF En courant alternatif, la relation P = U x I est encore valable si les appareils ne mettent en jeu que l'effet ................……......... du courant. I 10. Soit l'installation ci-contre, calcule les intensités 230 V efficaces I1 et I2 traversant le fer à repasser et le four : I1 = .............................. I2 = ...................................... I1 I2 11. Détermine l'intensité totale I traversant le fil d'alimentation I = ............................................................................................................ 12. Calcule la puissance totale P consommée par l'installation P1 = 1200 W P2 =1500 W ....................................................................................................................... 13. Compare cette puissance P aux puissances P 1 et P 2 consommées par les deux appareils : ...................................................................……………………………………. .................................................................................................................................................................................... Conclusion : La puissance nominale est la ...................................................... consommée par l'appareil lorsqu'il fonctionne sous sa tension ................................................ Dans une installation électrique la puissance consommée est égale à la ............................................ des puissances consommées par ............................................... des appareils. III ENERGIE ELECTRIQUE 5E5 1. Choisis entre les facteurs suivants, ceux qui pourraient intervenir dans le prix de l'énergie électrique payée à EDF : le nombre de personnes, la puissance, la distance à la centrale, la superficie de l'habitation, la durée de fonctionnement des appareils, le nombre d'étages. 2. Donne la relation liant l'énergie électrique consommée E et les facteurs intervenant dans cette consommation. Précise les unités quand E est en wattheure ( Wh ) et en joule ( J ). E = ............................ E en Wh E en J P en ...........…..... t en .......................... P en ........…....... t en ......................... Conclusion : L'énergie électrique consommée par un appareil est .................................................. à sa ............................................... consommée et à la ..........................................de son fonctionnement. Nom : ....................... 7E3 PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUES I DEFINISSONS LA PUISSANCE ELECTRIQUE Ü MONTONS DEUX LAMPES DE TROIS FAÇONS DIFFERENTES Réalisons les trois montages suivants, comportant des lampes identiques : Ü OBSERVONS NOS CIRCUITS 5E4 0,1 A ..... 0,1 A ..... 6 V ..... 6 V ..... MONTAGE 1 0,1 A ..... 12 V ..... 0,2 A ..... MONTAGE 2 6 V ..... MONTAGE 3 1. Compare l'éclat des lampes dans les trois montages : Les lampes brillent pareillement. 2. Ces trois montages produisent-ils autant de lumière? Oui. 3. Doivent-ils consommer autant d'électricité? Oui. 4. Complète les schémas en donnant les valeurs des intensités et des tensions mesurées. Ü COMPARONS LES CARACTERISTIQUES DES CIRCUITS 5. Compare les caractéristiques des circuits. Pour cela complète les lignes tension et intensité MONTAGE 1 MONTAGE 2 MONTAGE 3 6 V 12 V 6 V intensité I 0,1 A 0,1 A 0,1 A 0,2 A U XI 6 x 0,1 + 6 x 0,1 = 1,2 12 x 0,1 = 1,2 6 x 0,2 = 1,2 6. Est-ce que la seule donnée de l'intensité I ou de la tension U indique que les circuits ont la même consommation électrique? Non, ces valeurs ne sont pas identiques. 7. Cherchons une grandeur commune pour les 3 montages. Complète la dernière ligne en faisant le produit de la tension U aux bornes du générateur par l'intensité I qu'il débite. 8. Que remarques-tu? Les produits sont égaux. 9. Plus ce produit est grand (c'est à dire plus l'intensité ou la tension est grande), plus les lampes brillent et plus elles consomment d'électricité. Nous appellerons ce produit la puissance consommée. Elle s'exprime en watt (symbole W ). tension U 6 V Ü RELATION ENTRE LA PUISSANCE , LA TENSION ET L ' INTENSITE 10. La puissance est une grandeur proportionnelle à la tension et à l'intensité. Ecris ci-dessous la relation entre la puissance P, la tension U et l'intensité I (donne les unités) : P = U x I P en W I en A U en V Ü ORDRE DE GRANDEUR DE QUELQUES PUISSANCES 11. Donne l'ordre de grandeur de la puissance des "appareils" indiqués en choisissant entre les valeurs suivantes : 10-6 W, 3 W, 100 W, 3 kW, 5 MW, 1 GW. moteur TGV : 5 MW récepteur radio : 3 W lave vaisselle : 3 kW -6 récepteur télé : 100W montre à quartz : 10 W , centrale électrique : 1 GW. Conclusion : En courant continu, la puissance électrique consommée par un appareil est égale au produit de la tension entre ses bornes par l’intensité du courant qui le traverse. 7E3 II DETERMINONS LA PUISSANCE CONSOMMEE 5E4 Ü PUISSANCE CONSOMMEE PAR UN APPAREIL 1. Note les caractéristiques inscrites sur la lampe : puissance : 1,8 W tension : 6 V G 2. Cette lampe est alimentée par un générateur de tension réglable. Complète le schéma du montage en plaçant les appareils te A permettant de mesurer l'intensité I qui traverse la lampe sous différentes tensions U. 3. Mesure U et I et complète le tableau ci-contre. 4. Complète la dernière colonne en indiquant la puissance P consommée par la lampe. V 5. Que font l'intensité et la puissance quand la tension augmente? Elles augmentent aussi. U I P 6. Encadre dans le tableau la ligne ou la tension mesurée mesurée consommée appliquée à la lampe est égale à la tension inscrite. (V) (A) (W) 7. Compare alors la puissance consommée à la puissance 3 0,200 0,60 inscrite. Que peux-tu conclure ? La puissance consommée est très proche de la puissance inscrite. 4,5 0,250 1,12 8. Comment appelle-t-on la puissance et la tension 6 0,294 1,76 inscrites sur la lampe? La puissance nominale et la tension nominale. 7 0,330 2,30 9. Que risque-t-il de se passer si on dépasse la tension nominale? La puissance consommée est supérieure à la puissance nominale : la lampe risque d’être grillée. Ü PUISSANCE CONSOMMEE PAR UNE INSTALLATION EN ALTERNATIF En courant alternatif, la relation P = U x I est encore valable si les appareils ne mettent en jeu que l'effet thermique du courant. I 10. Soit l'installation ci-contre, calcule les intensités 230 V efficaces I1 et I2 traversant le fer à repasser et le four : I1 = 1200/230 = 5,22 A I2 = 1500/230 = 6,52 A I1 I2 11. Détermine l'intensité totale I traversant le fil d'alimentation I = I1 + I2 = 5,22 + 6,52 = 11,74 A 12. Calcule la puissance totale P consommée par l'installation P1 = 1200 W P2 =1500 W P = U x I = 230 x 11,74 = 2700 W. 13. Compare cette puissance P aux puissances P 1 et P 2 consommées par les deux appareils : P1 + P2 = 1200 + 1500 = 2700 W. P est égale à la somme des puissances consommées P1 et P2. Conclusion : La puissance nominale est la puissance consommée par l'appareil lorsqu'il fonctionne sous sa tension nominale. Dans une installation électrique la puissance consommée est égale à la somme des puissances consommées par chacun des appareils. III ENERGIE ELECTRIQUE 5E5 1. Choisis entre les facteurs suivants, ceux qui pourraient intervenir dans le prix de l'énergie électrique payée à EDF : le nombre de personnes, la puissance, la distance à la centrale, la superficie de l'habitation, la durée de fonctionnement des appareils, le nombre d'étages. 2. Donne la relation liant l'énergie électrique consommée E et les facteurs intervenant dans cette consommation. Précise les unités quand E est en wattheure ( Wh ) et en joule ( J ). E = P x t E en Wh E en J P en W P en W t en h t en s Conclusion : L'énergie électrique consommée par un appareil est proportionnelle à sa puissance consommée et à la durée de son fonctionnement.
