CH 11: PUIssance et Énergie électrique

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1 Objectifs: CH 11: PUssance et Énergie électrique Les exercices Tests ou " Vérifie tes connaissances " de chaque chapitre sont à faire sur le cahier de brouillon pendant toute l année. Tous les schémas d'électricité sont à réaliser uniquement au crayon et à la règle. Noter dans le cahier de texte pour la séance prochaine: A lire Documents pages et Cahier de brouillon :exercices tests p170 et p180( solutions p251 ). Exercices sur la puissance 10,12, 13, 14 16,18,20-23 p Exercices sur l énergie. 8,11,13,14,17 et 21 p * Savoir ce que signifie la valeur en watt (W) indiquée sur chaque appareil électrique. *Connaître et savoir utiliser la relation entre la PUssance ( P ) la tension ( U ) et l'intensité ( ). *Prévenir les surintensités et savoir utiliser un coupe-circuit. *Connaître le rôle d un compteur électrique. *Déterminer les facteurs dont dépend l énergie électrique consommée. *Savoir déchiffrer une facture d électricité.

2 ) PUssance nominale d'un appareil électrique. A) Expérience: 2 Lampes L1( V; A ) et L2 ( V; A ). 1) Schéma du montage expérimental. ma COM A K 1 V U A K 1 K 2 V U L 1 g COM U2 U 1 2) Mode opératoire: On néglige l intensité qui traverse le voltmètre v = 0A. Et on néglige aussi la tension aux bornes de l ampèremètre U A = 0 V On varie la tension aux bornes de la lampe ( L 1 ; L 2 ),on note les valeurs de la tension et de l intensité correspondante dans le tableau de mesure. Noter l éclat des lampes dans les observations. L 2

3 B)Tableau de mesure Lampe L 1 ( 3,5VV ; 0,2 A ) Lampe L 2 ( 6 V ; 60 maa ) U(V) (A) U x Observations (A) U x Observations 1, faible très faible moyennement très faible normalement faible 3, NORMALEMENT faible Fort moyennement Fort NORMALEMENT très fort Fort Grillée très fort Grillée très fort Grillée 0 0 Grillée C) Conclusion. Les lampes brillent normalement quand elles sont soumises à leur tension nominale et traversée par leur intensité nominale. Lampe L 1 ( U 1N = 6,5V ; 1N = 0,1A ) Lampe L 2 ( U 2N = 6V ; 2N = 0,06A ) Un dipôle fonctionne normalement s il reçoit la puissance nominale.

4 ) Expression de la PUssance. A) En courant continu. La puissance reçue P par un appareil en DC est égale au produit de la tension à ses bornes U par l intensité qui le traverse. P = U X Dans le S.,l unité de de la puissance est le WATT de symbole W. 1 W = 1 V X 1 A = 1 VA 1mW = 10-3 W = 0,001W. 1mW W : on divise par kW = W = 1000W. 1kW W : on multiplie par MW = W = W. 1GW = W = W. B) En courant alternatif. La loi d OHM reste valable en alternatif. U U M = R X eff U eff 2 = R X M X 2 = R X eff X eff P eff U P X U M U U eff eff X = eff X 2 eff

5 C) Mesure de la puissance. L unité de la puissance est le Watt, l appareil de mesure est le Wattmètre: c est un ampèremètre X un voltmètre. A VA W D ip D ip G V U ô l e G U ô l e Le wattmètre se branche en DC pour la puissance en courant continu et AC en alternatif. En alternatif l expression réelle de la puissance : P = U x x cos φ Pour simplifier on suppose que cos φ = 1 d où P = U x

6 )Les surintensités: dangers et protections.( TP -V) A) Comment sont branchés les différents appareils? Tous les appareils électriques (domestiques) sont branchés en dérivation ( si l'un des appareils tombe en panne, les autres continuent à fonctionner).les normes actuelles imposent que la prise de terre soit obligatoire (même pour un petit appareil électrique).

7 B)L'intensité dans le circuit principal. j=9 P = Σ j = j= P 9 = 6A L'intensité du courant dans le circuit principal ( intensité appelée P ) augmente avec le nombre d'appareil en fonctionnement. L intensité dans le circuit principal est égale à la somme des intensités qui traversent 5 = 0,5A les appareils en fonctionnement. 7 = 5A = 4A 3 = 13A 8 = 12A 6 = 15A 4 = 0,5A 2 = 8A

8 C) Les fusibles et les disjoncteurs. Tous les fusibles sont calibrés. En cas de surintensité, le filament du fusible fond et coupe le circuit. En cas de panne ne jamais remplacer un fusible par un autre d'intensité supérieure ; risque d'incendie. 10A 16A 25A 32A Le disjoncteur se déclenche; ouvre le circuit si l intensité de l installation est dépassée ( N = 40 A ). Les fusibles et les disjoncteurs protègent les installations électriques.

9 V) Calcul de la puissance électrique d'une installation (TP V ) A) Abonnements EDF.Quel abonnement choisir? Abonnement ménage (3 kw).l convient pour l'éclairage et l'utilisation d'appareils de faible puissance (aspirateur, réfrigérateur, chauffe-eau). Abonnement " confort " (6 kw). l permet de faire fonctionner en plus un appareil important (machine à laver, cuisinière, lave-vaisselle...). Abonnement " grand confort " (9 kw).l permet de faire fonctionner en même temps deux appareils importants. Les abonnements plus importants (12, 15, 18 kw) conviennent aux logements utilisant le chauffage électrique. L'abonnement correspond à la mise à disposition permanente de l'électricité chez vous. Son prix est proportionnel à la puissance dont vous avez besoin. Cette puissance se mesure en kva ou kw. Elle est déterminée par le nombre et la nature des équipements que vous souhaitez faire fonctionner simultanément. (EDF) 3 ( 13A ) 7,70 6 ( 26A ) 10,33 9 ( 39A ) 14,54 Puissance souscrit en kw et A et prix HT mensuel ) 12 ( 52A ) 18,26 24 ( 104 A ) 38,90 15 ( 65 A) 21,98 18 ( 78 A) 25, ( 130 A ) 52,10 36 ( 156 A ) 65,30

10 B) Puissance totale reçue par les appareils. Cafetière: 920W, fer à repasser: 1,84kW, lampe: 115W, machine à laver: 3,45kW, micro-onde: 1,15kW, radiateur 1: 2,76kW, radiateur 2: 1,38kW. j=7 P t = Σ P j = j=1 P t = P 1 + P 2 + P 3 + P 4 + P 5 + P 6 + P P t = W P t = U eff x t j = t P j U eff = P t U eff = t = 50,5 A 230 P = 0,5A 12A 15A 6A 8A 4A Ueff 230 A = 52 A, P A =12kW

11 V) Énergie électrique ( TP V ) A) Définition. L énergie consommée E par un appareil est égale au produit de la puissance reçue par l appareil P par la durée de fonctionnement t. E = P X t ATTENTON!!!! * Si t ( h )est exprimé en heure et P ( W ) en watt: E = P x t = W x h = Wh ( Wattheure ) * Si t ( s )est exprimé en seconde et P ( W ) en watt: E = P x t = W x s = J ( Joule ) Dans le S., l unité de l énergie est le Joule de symbole J. Les électriciens trouvent que cette unité le Joule est petite, ils lui préfèrent le Wattheure ( Wh ) ou ses multiples ( kwh ). 1 W x h = 1 W x 3600 s = 3600 W x s 1 W h = 3600 J 1kWh = Wh, 1kJ = J 1 J = Wh 1 W h *L énergie se mesure avec un wattheuremètre 3600 ou compteur électrique: C= 5Wh / tour. P E X t

12 B) Calcul de l énergie consommée par les appareils. ATTENTON!!!! ATTENTON!!!! ATTENTON!!!! * La durée de fonctionnement t doit être exprimée UNQUEMENT en heure( h ) et P en W et non en kw. 1jour = 24 h, 90min = 90/60= 1,5 h, 7200 s = 7200/3600= 2 h Cafetière: 920W( 15min), fer à repasser: 1,84kW( 1h45min) machine à laver: 3,45kW( 3h 30min ), lampe: 115W ( 5h), micro-onde: 1,15kW(25min), radiateur 1: 2,76kW (5h 40min). j=6 E t = Σ E j = P 1 x t 1 + P 2 x t 2 + P 3 x t 3 + P 4 x t 4 + P 5 x t 5 j=1 E t = + P 6 x t 6 920x0, x1, x x 3, x 0, x 5,67 E t = 32232, Wh C) facture E.D.F E t = 32,2322 kwh

13 Diamètre, section et protection des fils et câbles à employer suivant leur usage Circuit Éclairage et prise de courant Prises de courant 16 A ( lave-linge, lavevaisselles, four etc Prises 16 A Chauffe-eau électrique Cuisinières, plaques mono Cuisinières, plaques triphasées Appareils de chauffage Nombre maximal de points d'utilisation par circuits par appareil W maxi W maxi Section minimale des âmes en cuivre S (en mm²) Protection maximale à installer en Ampères (A) Fusible Disjoncteur 1, ,5 2,5 NON ,5 à , , ,5 2,5 à

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