P = Puissance en watts (W) U= Tension en volts (V) I = Intensité en ampères (A)

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1 S.A. L ENERGIE ELECTRIQUE 1- Principales grandeurs utilisées en électricité : 1-1 Le courant électrique : La matière est formée d atomes. Chaque atome est constitué d un noyau autour duquel gravitent des électrons. Le courant électrique est un déplacement d électrons d un pôle positif vers un pôle négatif dans un conducteur. 1-2 L intensité du courant : C est le débit des charges électriques dans le circuit. L intensité s exprime en Ampère (A) On désigne l intensité par la lettre I 1-3 La tension électrique : Elle représente, pour l électricité, ce que la pression représente pour l eau ; l eau ne peut circuler que s il y a une certaine pression ; le courant électrique ne peut circuler que s il y a, entre 2 points A et B, une certaine tension. La tension s exprime en Volt (V) On désigne la tension par la lettre U 1-4 La puissance électrique : La puissance P reçue par un appareil fonctionnant en courant continu est égale au produit de la tension à ses bornes par l intensité I du courant qui la traverse : P = U x I P = Puissance en watts (W) U= Tension en volts (V) I = Intensité en ampères (A) J.PATARY Page 1

2 1-5 La consommation d énergie électrique: L énergie électrique E consommée, c est-à-dire la quantité d électricité utilisée par un appareil pour fonctionner, dépend de la puissance de cet appareil (en watts) et de la durée de son fonctionnement (en heures). E = P x t E= énergie consommée P= puissance t= durée Unités : Si P est en watt et t en heures, alors E est en watt-heure (Wh) Si P est en watt et t en secondes, alors E est en Joules (J) Le joule étant une unité d énergie petite, on utilise plus souvent le watt-heure (Wh) et le kilowatt-heure (kwh) 1kWh = Wh 1-6 Applications : La résistance d une plaque électrique est traversée par une intensité de 10,53 A, sous une tension de 380 V. Calculer la puissance de cette plaque. P= U x I = 380 x 10,53 = 4001,4 W Quelle est l intensité qui traverse une lampe électrique de puissance 2 W lorsque la tension à ses bornes est 4 V? I = P/U = 2/4 = 0,5 A J.PATARY Page 2

3 Sachant que l ampoule mentionnée (P=2W) fonctionne pendant 10 heures, quelle sera sa consommation électrique? Vous donnerez le résultat en Wh et en kwh. E = P x t = 2 x 10 = 20 W = 0,020 kw Le prix du kwh est de 0,078 ; quel sera le coût de cette consommation? Coût de la consommation : 0,020 x 0,078 = 0, Compléter le tableau ci-dessous : Grandeur Unité de grandeur 220 V Tension (U) Volt (V) 600W Puissance (P) Watt (W) 12 A Intensité (I) Ampère (A) 2- Courant continu-courant alternatif : Dans le cas d un courant continu, les charges électriques circulent toujours dans le même sens (du + vers le -); c est le courant produit par une pile électrique, une batterie. Dans le cas d un courant alternatif, le courant change périodiquement de sens selon un rythme bien précis appelé fréquence ; c est le courant produit par une dynamo, par EDF. Cette fréquence s exprime en Hertz (Hz) ; elle est de 50 Hz en France. J.PATARY Page 3

4 3- Lecture et interprétation d une plaque signalétique : Lecture des informations figurant sur la plaque signalétique d une enceinte à micro-ondes. 4- Comparaison entre la puissance installée et la puissance utilisée : La puissance d une installation ne correspond pas au total de la puissance de tous les appareils installés, mais à la puissance des appareils utilisés en même temps, au même moment Application : Le compteur d un laboratoire de boucherie-charcuterie affiche : 360V, 15A, 50 Hz Calculer la puissance de ce compteur Est-il possible de brancher simultanément les appareils suivants : 5 lampes de 100W chacune 1 machine sous-vide de 450 W 1 scie à os électrique de 736 W 1 chambre frigorifique de 2250 W. Justifier votre réponse. Puissance du compteur : P = U x I = 360 x 15 = 5400 W Puissance des appareils installés : (5x100) = 3936 W Tous ces appareils pourront être branchés simultanément puisque l addition des puissances est inférieure à la puissance du compteur. J.PATARY Page 4

5 5- Transformation de l énergie électrique en énergie thermique : effet Joule L effet Joule est la transformation d énergie électrique en chaleur ou en lumière et chaleur. Dans le filament d une lampe à incandescence, l énergie électrique reçue est transformée en chaleur et lumière. Un four électrique transforme l énergie électrique en chaleur. 6- Transformation de l énergie électrique en énergie mécanique : Un moteur électrique (moteur d une scie électrique, d un hachoir, etc ) reçoit de l énergie électrique qu il transforme en énergie mécanique. On notera cependant que le moteur électrique ne transforme pas toute l énergie électrique reçue en énergie mécanique ; il produit aussi de la chaleur. 7- Informations figurant sur un compteur électrique : J.PATARY Page 5

6 8- Dispositifs de sécurité concernant l alimentation en énergie électrique des locaux professionnels : 8-1 Les disjoncteurs : Ils sont situés en amont des installations et des appareils, dans l armoire électrique. Le disjoncteur de puissance : Il permet, grâce une commande manuelle, de couper le courant électrique à tout moment, lors d une intervention électrique par exemple. C est pour cela qu il se situe toujours en tête d une installation électrique. Il coupe automatiquement le courant s il se produit un incident (court-circuit par exemple) Il coupe automatiquement le courant en cas de surtension (trop d appareils branchés en même temps). Le disjoncteur différentiel : Il assure, en plus, la protection des personnes en cas de contact accidentel puisqu il coupe le courant avant qu il ne devienne dangereux pour la personne. 8-2 La prise de terre : Il s agit d un troisième fil (fil de terre vert et jaune) qui relie la carcasse mécanique d un appareil à la terre. Lorsqu il y a faux contact, le courant est dévié vers la terre pour protéger les personnes. 8-3 L arrêt d urgence (ou coup de poing) : Il est placé dans les endroits proches des appareils. Il permet, par simple pression, de couper immédiatement le courant qui alimente un appareil ou une zone. 9- Rôle d un isolant électrique : Un isolant électrique empêche le passage du courant électrique. C'est ainsi que les fils électriques sont protégés par une gaine en matière plastique. Exemples d isolants électriques : le papier, le verre, la céramique, le PVC 10- La sécurité électrique : Le courant électrique présente des risques graves pour les personnes lorsqu il y a contact direct avec des pièces nues sous tension, ou contact indirect avec des pièces mises accidentellement sous tension. Le courant présente également des dangers pour le matériel (détérioration) Quels sont les risques de non respect des règles de sécurité? L'électrisation provoque des lésions telles que brûlures, destruction des tissus, tétanisation des muscles, paralysie des muscles respiratoires. L'électrocution provoque la mort par passage du courant dans le corps. Le court-circuit provoque un échauffement des conducteurs et les étincelles peuvent provoquer un incendie. L'incendie qui a lieu par court-circuit, peut être du à une multitude d'appareils branchés sur une même prise. Le conducteur s'échauffe car l'intensité est trop grande. J.PATARY Page 6

7 10-2 Les dispositifs de sécurité d'un laboratoire professionnel: Le corps humain offre une résistance plus ou moins grande au passage du courant. Cette résistance est diminuée en atmosphère humide (mains mouillées, semelles de chaussures mouillées). Un laboratoire professionnel doit être conforme à la réglementation. Celle-ci est très importante car elle permet de supprimer les facteurs qui peuvent diminuer la résistance du corps humain (fatigue, atmosphère humide, surchauffe ) Quelques règles de base : Vérifier le bon état apparent du matériel utilisé. Signaler le mauvais état des câbles. S assurer de la mise hors tension des appareils avant de les nettoyer. Vérifier que les appareils utilisés sont reliés à une prise de terre. Eviter d endommager les câbles avec un couteau 10-3 La conduite à tenir en cas d accident : Pour dégager une personne électrisée : 1- Protéger et examiner : il ne faut pas toucher la victime, mais couper le plus rapidement possible le courant par le dispositif le plus proche (arrêt d urgence, interrupteur, disjoncteur ) 2- Alerter immédiatement une personne compétente (sauveteur secouriste du travail, infirmier, médecin, SAMU, pompiers ) 3- Secourir la victime si l on est habilité «SST», ou attendre les secours près de la victime. J.PATARY Page 7

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