LES LOIS GÉNÉRALES ÉLECTRIQUES

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Coralie Robichaud
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1 DOSSIER Page 1 / 16 LES LOIS GÉNÉRLES ÉLECTRIQES NOM : PRENOM : CLSSE :

2 Page 2 / 16 SOMMIRE 1 LE RÉSISTOR page 3 2 L RESISTNCE page 4 3 MESRE DIRECTE D NE RESISTNCE page 5 4 MESRE VOLTMPÈREMÉTRIQE D NE RESISTNCE page 6 5 GROPEMENT DE RESISTNCES EN SERIE page 7 6 GROPEMENT DE RESISTNCES EN PRLLELE page 8 7 L PISSNCE page 9 8 L MESRE DE L PISSNCE page 10 9 L ENERGIE page L MESRE DE L ENERGIE page EXERCICES de page 13 à 16

Page 3 / 16 LE RÉSISTOR DEFINITION D N RÉSISTOR n résistor est l

n résistor est également un dipôle passif non polarisé qui

Exemples : La résistance d une plaque de cuisson électrique, la

repasser ou encore un plancher chauffant électrique.

CHDE RESISTNCE D NE PLQE DE CISSON RESISTNCE D N FER REPSSER Le

3 Page 3 / 16 LE RÉSISTOR DEFINITION D N RÉSISTOR n résistor est l élément chauffant d un récepteur électrique purement thermique. n résistor est également un dipôle passif non polarisé qui fonctionne en courant continu comme en courant alternatif. Exemples : La résistance d une plaque de cuisson électrique, la résistance d un ballon d eau chaude, la résistance d un fer à repasser ou encore un plancher chauffant électrique. RESISTNCE D N PLNCHER CHFFNT ELECTRIQE RESISTNCE D N BLLON D E CHDE RESISTNCE D NE PLQE DE CISSON RESISTNCE D N FER REPSSER Le résistor a pour objectif unique de transformer l énergie ELECTRIQE en énergie THERMIQE. Cette transformation de l énergie électrique en chaleur est appelée l EFFET JOLE. ENERGIE THERMIQE (Chaleur) SYMBOLE D N RÉSISTOR ENERGIE ELECTRIQE L N RÉSISTOR R

4 Page 4 / 16 L RESISTNCE D N RÉSISTOR DEFINITION DE L RESISTNCE La résistance d un résistor est son aptitude à ralentir le passage du courant. Elle est symbolisée par la lettre «R» et s exprime en ohms Ω. CLCL DE L RESISTNCE D N RÉSISTOR R = I : Tension aux bornes de la résistance en Volt (V) I : Intensité en mpère () qui traverse la résistance R : Valeur en ohm ( Ω ) de la résistance Exercices: ppliquer la formule R = / I pour déterminer la résistance en ohm de chaque appareil: PPREILS TENSION (V) INTENSITE () RESISTNCE EN Ω GRILLE-PIN 230 V 1, Ω FER REPSSER 230 V 5,75 40 Ω RDITER ELECTRIQE 230 V 9,2 25 Ω CHFFE-E 230 V 11,5 20 Ω EXERCICES FIRE LES EXERCICES DE 1 5 PGE 13

5 Page 5 / 16 MESRE DIRECTE D NE RÉSISTNCE (hors tension) L appareil qui mesure directement la résistance d un résistor est l OHMMÈTRE. n MLTIMETRE numérique comporte toujours une fonction ohmmètre : «Ω». La mesure se fait toujours en plaçant le résistor : - hors tension, - déconnecté, - entre les deux bornes de l appareil de mesure. 130 Ω Fonction Ohmmètre (Ω) R Mesure toujours hors tension

6 Page 6 / 16 MESRE VOLTMPÈREMÉTRIQE D NE RÉSISTNCE (sous tension) La mesure voltampèremétrique consiste à mesurer la tension et l intensité qui passent dans la résistance sous tension. Pour cela, nous utiliserons un VOLTMETRE branché en parallèle, pour mesurer la TENSION et un MPEREMETRE branché en série pour mesurer L INTENSITE. i 25 Ω + R V La mesure de et de I permet de calculer ensuite la résistance R, en appliquant la formule R = / I GRNDERS SYMBOLE DE L GRNDER NITES SYMBOLE DE L NITE TENSION Volt V RESISTNCE R Ohm Ω CORNT I mpère

7 Page 7 / 16 GROPEMENTS DE RÉSISTNCES EN SÉRIE Les résistors sont montés les uns à la suite des autres en série, ils sont donc traversés par le même courant I. I R1 R2 R3 B Re = Résistance équivalente e = Tension équivalente I = Intensité traversant la résistance Montage équivalent I Re B e LOI D GROPEMENT EN SERIE Dans un groupement de résistances en série, la résistance équivalente est égale à la somme des résistances. Re = R1 + R2 + R3 e = e Re = I En série le courant I est commun EXERCICES FIRE LES EXERCICES 6 et 7 PGE 14

8 Page 8 / 16 GROPEMENTS DE RÉSISTNCES EN PRLLÈLE Les résistors sont montés en parallèle, ils sont soumis à la même tension. I1 R1 I1= R1 Ip I2 R2 B Ip I2= R2 I3 R3 I3= R3 Re = Résistance équivalente = Tension Ip = Courant principal I1, I2, I3 = Courants dérivés Montage équivalent Ip B Re LOI D GROPEMENT EN PRLLÈLE Dans un groupement de résistances en parallèle, la résistance équivalente est égale au PRODIT des résistances divisé par la SOMME des résistances. Re = 1 Re Ip Ip = I1 + I2 + I3 = 1 + R1 1 R2 + 1 = R3 Re = R1 + R2 + R3 R1. R2. R3 R1 x R2 x R3 R1+ R2 + R3 EXERCICES FIRE LES EXERCICES 8 et 9 PGE 15 En parallèle la tension est commune

9 Page 9 / 16 L PISSNCE DEFINITION DE L PISSNCE La puissance électrique que l on note souvent P et qui a pour unité le Watt (W), est le produit de la tension électrique en (V) et de l intensité du courant électrique en () pour des appareils purement résistifs. CLCL DE L PISSNCE P = x I : Tension en Volt (V) I : Intensité en mpère () P : Puissance en Watt (W) Cette relation est appelée LOI DE JOLES TRNSFORMTION DE L FORMLE Remplaçons par RI (loi d ohms =RI) = RI P = x I P = RI x I P = R x I 2 P = R x I 2 Exercices: ppliquer les formules pour déterminer la puissance en W de chaque appareil: PPREILS I R P=I P= RI 2 GRILLE-PIN 230 V 1, Ω 404 W 403 W FER REPSSER 230 V 5,75 40 Ω 1322 W 1322 W RDITER ELEC 230 V 9,2 25 Ω 2116 W 2116 W CHFFE-E 230 V 11,5 20 Ω 2645 W 2645 W EXERCICES FIRE L EXERCICE 10 PGE 16

10 Page 10 / 16 MESRE DE L PISSNCE L appareil qui mesure directement la puissance en Watt (W) est le WTTMETRE. Cet appareil a une dérivation propotionnelle au produit I=P I W 3 4 Ω + G - R : Tension aux bornes de la résistance R en Volts (V) I : Intensité en mpère () R : La résistance G: Le générateur Il est possible également, pour obtenir la puissance P, d utiliser la méthode de mesure voltampèremétrique. Puis réaliser le calcul avec la formule P=I. i 25 Ω + G R V -

11 Page 11 / 16 L ENERGIE DEFINITION DE L ENERGIE L énergie électricité que l on note W, est le résultat de la puissance multipliée par le temps. Elle s exprime en Watt-heure (Wh) ou Kilowatt-heure (kwh) mais également en Joule (J) sachant que 1Wh = 3600J CLCL DE L PISSNCE W = P x t W : Energie en Watt-heure (Wh) t : Temps en heure (h) P : Puissance en Watt (W) TRNSFORMTION DE L FORMLE Remplaçons P par I (loi de joules P=I) ou encore P par RI 2 W = I x t P = I P= RI 2 W = I x t W = RI 2 x t W = R I 2 x t W : Energie en Watt-heure (Wh) t : Temps en heure (h) : Tension en Volt (V) I : Intensité en mpère () Exercices: ppliquer les formules pour déterminer l énergie en W de chaque appareil: PPREILS I t R P W =It W=RI 2 t GRILLE-PIN 230 V 1,76 5 min 130 Ω 404 W 34 Wh 33,6 Wh FER REPSSER 230 V 5,75 1 h 40 Ω 1322 W 1322 Wh 1322 Wh RDITER ELEC 230 V 9,2 2h 25 Ω 2116 W 4232 Wh 4232 Wh CHFFE-E 230 V 11,5 6h 20 Ω 2645 W Wh Wh EXERCICES FIRE L EXERCICE 11 PGE 16

12 Page 12 / 16 L MESRE DE L ENERGIE L énergie électrique se mesure avec un COMPTER WTTHEREMÈTRE NCIEN MODELE NOVE MODELE Sur le compteur Wattheuremètre on peut lire les renseignements suivants: - Différence de potentiel ou d.d.p : 230V - Courant :15 - Energie enregistrée pour un tour de disque : 3,6 Wh - Fréquence : 50Hz Le compteur est installé par le fournisseur d électricité puis relevé régulièrement pour établir la facturation.

13 Page 13 / 16 EXERCICE N 1 EXERCICES Calculer la résistance d un circuit ayant une tension de 230 V et un courant de 5. R=/I R = 230 / 5 R= 46 Ω EXERCICE N 2 Calculer la résistance d un circuit ayant une tension de 120 V et un courant de 15. R=/I R = 120 / 15 R= 8 Ω EXERCICE N 3 Calculer l intensité d un circuit ayant une tension de 50 V et une résistance de 30 Ω. I=/R I = 50 / 30 I= 1,66 EXERCICE N 4 Calculer l intensité d un circuit ayant une tension de 400 V et une résistance de 320 Ω. I=/R I = 400 / 320 I= 1,25 EXERCICE N 5 Calculer la tension d un circuit ayant une résistance de 22 Ω et un courant de 10. =RI = 22 X10 = 220 V

14 Page 14 / 16 EXERCICE N 6 EXERCICES Déterminer la résistance équivalente et l intensité entre et B du circuit suivant: I 8 Ω 20 Ω 50 Ω B e = = 156 V Re = = 78 Ω I = e / Re = 156 / 78 = 2 1 =16V 2 =40V 3 =100V EXERCICE N 7 Calculer la tension aux bornes de chaque résistance. I = 5 5 Ω 40 Ω 120 Ω B 1 = 5 x 5 =25V 2 = 40 x 5 =200V 3 = 120 x 5 = 600V 1 = V 2 = V 3 = V

15 Page 15 / 16 EXERCICE N 8 EXERCICES Déterminer la résistance équivalente Re du circuit et B et le courant principal Ip. I1 R1=10 Ω Ip I2 R2=20 Ω B Ip I3 R3=40 Ω I1= 120 / 10 =12 I2= 120 / 20 = 6 I3= 120 / 40 = 3 = 120 V Re = (10 x 20 x 40 ) / ( ) = 114, 28 Ω Ip= = 21 EXERCICE N 9 Déterminer la tension aux bornes de B. I1= 2 I2 = 5 Ip Ip = I1 + I2 = 5+2 = 7 Re = (50x75) / (50+75) =30 Ω = Re Ip = 30 x 7 = 210 V I1 I2 R1=50 Ω R2=75 Ω B Ip = V

Page 16 / 16 EXERCICE N 10 EXERCICES n grille pain a une puissance de 1000 W alimenté par une tension de 230 V. Il est utilisé tous les matins pendant 6 minutes.

W = Pt = 1000w x 0,1h = 100Wh 100 x 7 = 700 Wh pour 7 jours d utilisation EXERCICE N 11 Déterminer par le calcul, l énergie totale consommée par les appareils et la

Ip = 230V I1 I2 I3 Centrale vapeur 2400W tilisation durant 1h30 I1= P/ = 2400 / 230 = 10,43 I2= P/ = 2000 / 230 = 8,69 I3= P/ = 1200 / 230 = 5,21 W1 = I1 t1 = 230 x

16 Page 16 / 16 EXERCICE N 10 EXERCICES n grille pain a une puissance de 1000 W alimenté par une tension de 230 V. Il est utilisé tous les matins pendant 6 minutes. Calculer l énergie consommée durant 7 jours. W = Pt = 1000w x 0,1h = 100Wh 100 x 7 = 700 Wh pour 7 jours d utilisation EXERCICE N 11 Déterminer par le calcul, l énergie totale consommée par les appareils et la résistance équivalente. Ip = 230V I1 I2 I3 Centrale vapeur 2400W tilisation durant 1h30 I1= P/ = 2400 / 230 = 10,43 I2= P/ = 2000 / 230 = 8,69 I3= P/ = 1200 / 230 = 5,21 W1 = I1 t1 = 230 x 10,23 x (1h + 0,5h) = 3529,35 Wh W2 = I2 t2 = 230 x 8,69 x 3h = 5996,1 Wh W3 = I3 t3 = 230 x 5,21 x ( 8/60 =0,133h) = 159,37 Wh Wtotal = 9684,82 Wh R1 = W / I 2 1 t1 = (3529,35 / (10,23 2 x 1,5)) = 22,5 Ω R2 = W / I 2 2 t2 = (5996,1 / (8,69 2 x 3)) = 26,5 Ω R3 = W / I 2 3 t3 = (159,37 / (5,21 2 x 0,133)) = 44,2 Ω Re = (22,5 x 26,5 x 44,2) / (22,5 + 26,5 + 44,2) = 282,77 Ω Radiateur 2000W tilisation durant 3h Grille pain 1200W tilisation durant 8 min

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