Nom : Prénom : Classe : Date : Physique Chimie La puissance électrique Fiche élève 1/5 Objectifs : o Comparer le produit de la tension d utilisation U appliquée aux bornes d une lampe par l'intensité I du courant électrique qui la traverse à sa puissance nominale P en courant "continu" et en courant "alternatif"; o Calculer l'intensité I du courant électrique qui traverse une lampe en fonctionnement normal à partir de sa puissance nominale P et de sa tension nominale U ; o Comprendre que plus la puissance et le nombre des appareils associés en dérivation sont importants, plus l'intensité du courant électrique qui les alimente est grande sous tension constante. ACTIVITE 1 : relation entre la puissance nominale P, la tension d'utilisation U et l intensité I du courant électrique qui la traverse pour une lampe à incandescence Voici quelques lampes de puissance et de tension nominales différentes. U=6V-P=2,4W U=12V-P=5W U=12V-P=21W U=24V-P=25W 1. Expériences - Réaliser un montage en série comportant un générateur, un interrupteur, une lampe et un ampèremètre pour mesurer l intensité I du courant électrique qui la traverse. - Placer un voltmètre en dérivation aux bornes de la lampe pour mesurer la tension entre ses bornes. G V A PIERRON 2008 La puissance électrique. (Page 1)
Fiche élève 2/5 2. Mesures Après avoir adapté la tension de sortie du générateur à la tension d utilisation de chacune des lampes, fermer l interrupteur, puis effectuer les mesures et compléter les tableaux suivants : - Le générateur utilisé en tension continue. I en A U en V U.I Lampe 6V 2,4W Lampe 12V 5W Lampe 12V 21W Lampe 24V 25W - Le générateur utilisé en tension alternative. I eff en A U eff en V U eff.i eff Lampe 6V 2,4W Lampe 12V 5W Lampe 12V 21W Lampe 24V 25W 3. Observation Comparer la puissance nominale inscrite sur le culot de chaque lampe avec le produit U.I ou U eff.i eff correspondant. 4. Conclusion Aux incertitudes de mesures près, peut-on dire que le produit U.I (ou U eff.i eff ) est égal à la puissance P de la lampe concernée? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) Compléter le texte ci-dessous avec les termes suivants : intensité, produit, puissance, tension. La.. nominale d une lampe est égale au de sa.. nominale par l'. du courant électrique qui la traverse en fonctionnement normal. La puissance P reçue par une lampe s exprime par la relation suivante dans laquelle on précisera les unités employées : P =.x. avec P exprimée en.,. exprimée en. et exprimée en. Remarque importante : La relation précédente est toujours valable en alimentation «continue» pour exprimer la puissance reçue par un appareil électrique quel qu il soit. En alimentation «alternative», la formule précédente n'est valable qu'en valeurs efficaces et que pour un appareil purement résistif, mais elle demeure une bonne approximation pour de nombreux appareils domestiques. PIERRON 2008 La puissance électrique. (Page 2)
Fiche élève 3/5 ACTIVITE 2 : prédire l intensité du courant électrique qui circule dans une lampe de puissance connue. 1. Calcul de l'intensité du courant électrique dans une lampe : À partir de la relation P = U.I établie dans l activité 1, déduire la façon de calculer l'intensité du courant qui passe dans une lampe. Faire le calcul pour une lampe de puissance nominale P = 1,8 W et de tension d utilisation normale U = 6V I =.. soit I =.. 2. Réaliser le circuit qui va permettre de mesurer cette intensité. Sur quelle tension régler le générateur?... Quel instrument choisir pour mesurer l intensité I?. Faire le schéma du circuit dans le cadre ci-contre : Mesure de l'intensité. I' =.. 3. Conclusion : Aux incertitudes de mesures près, peut-on dire que l'intensité mesurée I' est égale à l'intensité I calculée? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) PIERRON 2008 La puissance électrique. (Page 3)
Fiche élève 4/5 ACTIVITE 3 : Intensité du courant électrique dans le circuit principal alimentant plusieurs appareils électriques associés en dérivation. 1. Réalisation du circuit : Régler le générateur sur la tension U = 12V et utiliser une lampe bi filament (12V - 5W, 18W) À l aide du schéma et de la photographie ci-dessous, réaliser le circuit en dérivation tel qu il est proposé. Un ampèremètre est placé dans le circuit principal et deux interrupteurs permettent de commander les filaments de la lampe séparément. A G Allumer chaque filament individuellement, puis simultanément et compléter le tableau suivant en mesurant à chaque fois l intensité du courant principal I et en calculant la puissance P=U.I 2. Conclusion : Filament 1 Filament 2 Filaments 1et 2 Aux incertitudes de mesures près, peut-on dire que la puissance totale P T reçue par l ensemble des filaments placés en dérivation est égale à la somme des puissances reçues par chacun des filaments pris séparément? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) Pour une tension d utilisation donnée, peut-on affirmer que l intensité du courant électrique dans le circuit principal est proportionnelle à la puissance des lampes associées en dérivations? (Rayer ci-dessous la mention inexacte) Compléter le texte en vous aidant des termes suivants : augmente, intensité, nombre, puissance. I P=U.I L' du courant électrique qui parcourt un fil du circuit principal avec le et la des appareils placés en dérivation. Il faudra donc être prudent dans l'usage des rallonges multiprises. PIERRON 2008 La puissance électrique. (Page 4)
EXERCICE D APPLICATION : Fiche élève 5/5 Sur une prise murale alimentée par le secteur, on branche une rallonge multiprises à 3 emplacements. Elle est prévue pour supporter une puissance totale P T = 2 kw. Une lampe halogène de puissance P 1 = 500 W et un téléviseur de puissance P 2 = 150 W y sont connectés en permanence. On rappelle que la tension efficace du secteur vaut U = 230 V. 1. Calculer l'intensité maximale I max du courant électrique qui peut circuler sans danger dans cette rallonge. 2. Calculer la puissance totale délivrée par la prise de courant sur laquelle la rallonge est branchée quand tous les appareils fonctionnent. 3. Calculer l intensité I du courant électrique qui passe dans le fil de la rallonge raccordée au secteur. 4. Y a-t-il surintensité? À l approche de l hiver, on souhaite y ajouter un radiateur de puissance P 3 = 1,8 kw. 5. Calculer la puissance totale P T quand tous les appareils fonctionnent. 6. Calculer l intensité totale du courant I qui circule dans le fil de la rallonge. 7. Y a-t-il surintensité? 8. Quels sont les risques encourus, comment s en prémunir? PIERRON 2008 La puissance électrique. (Page 5)