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1 Sciences physiques Stage n C.F.A du bâtiment Ermont 1

2 Activité 1 : 1) Observer les plaquettes d appareils électriques suivantes et relever les indications utiles pour un utilisateur quelconque : Four électrique 230 V - ~ - 50/60 Hz 2850 W Cafetière V/ ~ / 50 Hz 500 W Cuisinière vitrocéramique 230 V - ~ - 50 Hz 6500 W maxi 2) Ces indications vous permettent-elles a priori de prévoir si vous pouvez les brancher, seuls ou ensemble, sur une même prise électrique? Documents : les plaquettes ci-dessus et une prise électrique (observer ce qu il y a écrit dessus) 2

3 Activité 2 : On réalise le montage électrique suivant : Matériel : 1 pile.v. 1 ampoule 1 interrupteur 2 multimètres des fils conducteurs V A 1) Vérifier la valeur de la tension U au bornes de la lampe et mesurer la valeur de l intensité I qui la traverse. 2) Compléter le tableau suivant : Tension U (V) Intensité I (A) Produit U x I 3) Comparer la valeur du produit U x I à la valeur de la puissance électrique figurant sur la lampe : 4) Donner l expression de la puissance électrique en courant continu : 3

4 Application : Une personne branche les 3 appareils de l activité 1 sur une prise multiple. Les indications suivantes figurent sur chaque appareil et sur la prise multiple : Four électrique 230 V/ ~ /50-60 Hz 2850 W Cafetière V ~ / 50 Hz 500 W Cuisinière vitrocéramique 230 V- ~ - 50 Hz 6500 W maxi Prise multiple 220/230 V 16 A maxi Relever la puissance indiquée pour chacun des 3 appareils électriques : Quelle est la valeur de la puissance totale P t correspondant au 3 appareils ensemble : Quelle est la valeur de la tension U du secteur? Déterminer la valeur de l intensité I qui circule dans la prise multiple : Pouvez-vous prévoir ce qui risque de se passer? (Remarque : cette application montre qu en courant alternatif, pour des appareils destinés à chauffer, on retrouve une loi analogue à celle du courant continu que l on vient de découvrir - voir activité 2) 4

5 Dans la pratique, la puissance électrique est une grandeur fondamentale. On retrouve ses principales caractéristiques dans le tableau suivant : Grandeur Symbole de la grandeur Unité Symbole de l unité Puissance P Watt W En courant continu, la valeur P de la puissance électrique peut être donnée par la formule : P = U x I Avec: P en Watts (W) U en Volt (V) I en Ampère (A) A l inverse, pour calculer l intensité I (A) à partir de la tension U (V) et de la puissance P (W), on utilise : I = P / U. (choix de fusibles ou disjoncteurs, de prises, de section de fils, ) Remarque : Dans la pratique (c est à dire même en courant alternatif), quand on utilise une prise multiple (les appareils étant alors branchés en dérivation) toutes les puissances s additionnent d où des risques d incendie. 5

6 Exercice 1 : Quelles sont les 3 grandeurs importantes dans ce chapitre? Grandeur Symbole de la grandeur Unité Symbole de l unité Exercice 2 : Sur le culot d une ampoule, il est écrit : 6 V / 100 ma. a) Convertir : 100 ma = A. b) Que se passe t il si on la branche sur une pile de 4,5 V? c) Que se passe t il si on la branche sur une pile de 9 V? d) Calculer la puissance de cette ampoule : Exercice 3 : Voici ce que l on peut lire derrière 4 appareils électriques : 1. Visseuse - dévisseuse à fil : 250 W. 2. Perceuse : 550 W. 6

7 3. Perceuse à percussion : 700 W. 4. Perforateur : 1050 W. a) Calculer les intensités I 1, I 2, I 3 et I 4 générées par chacun de ces appareils (utilisés séparément) : b) On veut brancher les appareils 3 et 4 sur une ligne électrique protégée par un fusible de 6 A. Est-ce possible? Pourquoi? c) Même question avec les appareils 1 et 4 : Exercice 4 : Un appareil de chauffage porte les indications : 220 V / 2000 W a) Que signifient ces indications? b) Vous le placez dans un circuit électrique, et pour le protéger, vous placez un fusible. Vous possédez des fusibles de : 0,1 A ; 1 A ; 5 A ; 10 A ; 12 A. Lequel choisissez-vous? pourquoi? 7

8 Exercice 5 : Une installation comporte les appareils suivants : Appareils Puissances 6 lampes 100 W 4 lampes 40 W 1 réfrigérateur 150 W 1 téléviseur 100 W 1 machine à laver 2,5 kw 1 four électrique 2 kw Divers petits éléments (réveils, chaîne Hi- 240 W Fi, ordinateur ) 1 fer à repasser 800 W E.D.F propose divers abonnements, correspondants à des puissances ( totales ) de 3 kw, 6 kw, 9 kw ou 12 kw. Le prix augmente avec la puissance. Lequel choisissez-vous? Pourquoi? Exercice 6 : Sur une cuisinière électrique en fonctionnement maximal (les 4 cuiseurs à fond), la puissance est de 6480 W (indications de la notice). Quand au four, vous lisez 2350 W. Vous décidez (c est obligatoire) de les alimenter en électricité en dédiant une ligne séparée à chacun. En vous aidant du document ci-dessous et en indiquant vos calculs, indiquez quelle section de fil vous allez utiliser pour chacune de ces 2 lignes : Intensités 10 A 1,5 mm² 15 A 2,5 mm² 20 A 4 mm² 30 A 6 mm² Sections de fil 8

9 NOM : Classe : Prénom : Evaluation de sciences Exercice 1 : Compléter le tableau suivant : Grandeur Symbole de la grandeur Unité Symbole de l unité U Ampère W Exercice 2 : Sur le culot d une ampoule, il est écrit : 24 V / 250 ma. a) Convertir 250 ma en A : 250 ma = A b) Calculer la puissance de cette ampoule : Exercice 3 : Une cafetière électrique porte les indications : 230 V / 800 W. Un four à micro-onde porte les indications : 230 V / 750 W On les branche ensemble sur la même prise. a) Calculer la puissance totale P t qui est branchée sur la prise : b) Calculer l intensité totale I t qui traverse la prise : c) On suppose que ces deux appareils sont branchés seuls sur une ligne électrique. Pour protéger cette ligne électrique, vous placez un fusible. Vous possédez des fusibles de : 0,1 A ; 1 A ; 6 A ; 10 A ; 12 A. Lequel choisissez-vous? pourquoi? 9

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