Sciences physiques Stage n C.F.A du bâtiment Ermont 1
Activité 1 Le but de cette activité est de déterminer de quoi dépend l énergie électrique consommée par un appareil électrique. C est important, car c est bien l énergie électrique consommée que nous payons à EDF! On dispose des 4 appareils électriques suivants : 1 radiateur de puissance P R = 1000 W. 2 lampes halogènes de puissances P L = 500 W chacune. 1 humidificateur d air de puissance P V = 100 W. On dispose également d une multiprise. Première partie : Vous branchez les 4 appareils sur la multiprise et vous les faites fonctionner pendant 1 heure. Qu est-ce qui consomme le plus d énergie électrique : entre le radiateur et 1 lampe halogène? entre l humidificateur et 1 lampe halogène? entre le radiateur et l humidificateur? entre le radiateur et 2 lampes halogènes? 2
Deuxième partie : Vous branchez les 4 appareils sur la multiprise et vous les faites fonctionner. Qu est-ce qui consomme le plus d énergie électrique : entre 1 lampe halogène fonctionnant 1 heure et la même lampe halogène fonctionnant 2 heures? entre le radiateur fonctionnant 1 heure et le même radiateur fonctionnant 4 heures? entre le radiateur fonctionnant 1 heure et 2 lampes halogènes fonctionnant 1 heures? entre le radiateur fonctionnant 1 heure et l humidificateur fonctionnant 1 heure? entre le radiateur fonctionnant 1 heure et l humidificateur fonctionnant 10 heures? Conclusion : 3
Activité 2: Quelle est l unité de puissance que vous connaissez : Quelles sont les unités de durée que vous connaissez : On dispose des documents suivants: Calcul de l énergie W à partir : de la puissance P et de la durée d utilisation t : W = P x t Unités usuelles de l énergie : 1 Joule (J) = 1 Watt (W) consommé pendant 1 seconde (s). 1 Watt-heure (W.h) = 1 Watt (W) consommé pendant 1 heure (h) 1 kw.h = 1000 W.h Convertir : a) 1 h =. s b) 1 W.h =.. J c) 1 kw.h = J 4
Exercice 1 : Compléter le tableau suivant : Grandeurs Symbole de la grandeur Unité Symbole de l unité U I W W Exercice 2 : Sur le culot d une ampoule, il est inscrit : 60 W. a) On l utilise pendant 4 secondes. Quelle est la quantité d énergie W en Joules consommée? b) On l utilise pendant 4 heures. Quelle est la quantité d énergie W en W.h consommée? c) On l utilise 6 heures par jour en moyenne pendant 1 an? Quelle est la quantité d énergie W en kw.h consommée? 5
Exercice 3 : Sur la notice d un nettoyeur à haute pression, on peut lire : 220 V / ~ / 50 Hz / 3000 W 1) Que signifient ces indications? 2) On fait fonctionner l appareil pendant 4 heures et 30 minutes. Calculer l énergie électrique W consommée (en Wh puis en kwh): 3) Le prix de 1 kwh est de 0,12. Quel prix cela a coûté? 4) L appareil est branché sur une ligne électrique protégée par un disjoncteur (un «fusible» moderne) de 10 A. Que va-t-il se passer? Pourquoi? Exercice 4: 1) Un appareil électrique consomme 2700 Wh en 4 h 30 min. Calculer la puissance de cet appareil : 2) Pour ce même appareil, si la consommation est de 6000 Wh, combien de temps l a-t on utilisé? 6
Exercice 5: Une personne a la (mauvaise) habitude de partir de chez elle tous les matins en laissant une lampe halogène allumée. Cette lampe a une puissance de 400W. Cinq matins par semaine, cette personne part à 7h30 et revient ensuite à 18h30. On ne compte pas le week-end. 1) Combien de temps la lampe halogène est-elle allumée pour rien chaque jour? Combien de temps la lampe halogène est-elle allumée pour rien chaque semaine? Combien de temps la lampe halogène est-elle allumée pour rien chaque année? (rappel : 1 an = 52 semaines) 2) Combien d énergie gaspillée cela représente-il? (résultat en Wh puis en kwh) 3) Sachant que 1 kwh est facturé 0,13 centimes d euro, quelle somme est gaspillée en 1 an? 7
Exercice 6: Dans une installation électrique (220 V), on mesure l énergie électrique consommée avec un compteur électrique. La constante du compteur représente l énergie consommée quand le disque du compteur (disque en aluminium) effectue un tour : dans notre exercice, elle vaut 2 kwh/tour. 1) On fait fonctionner un radiateur. La lecture du compteur électrique montre qu il est passé de 165,8 kwh à 237,8 kwh. Calculer l énergie consommée par ce radiateur : 2) Ce radiateur a consommé 72000 Wh en 2 jours d utilisation permanente. Quelle est la puissance de ce radiateur? 3) Quel est le nombre de tours effectués par le compteur durant ces 2 jours à cause de ce radiateur? 4) Combien vaut l intensité qui traverse le radiateur? 8
Exercice 7: Une installation comporte les appareils électriques suivants : Appareils Puissances Par appareil Quantités Durées moyennes d utilisation Lampes 60 W 6 2 h 30 min / jour Lampes 100 W 4 2 h / jour Lampe halogène 450 W 1 2 h / jour Four électrique 2 kw 1 4 h / semaine Four à micro-ondes 900 W 1 1 h / semaine Téléviseur 100 W 1 1 h 30 min / jour Machine à laver 2,5 kw 1 3 h / semaine Réfrigérateur 170 W 1 4 h 30 min / jour Cafetière électrique 750 W 1 30 min / semaine Voici également un document proposé par E.D.F sur ses options et ses tarifs : Puissance souscrite (kw) Réglage du disjoncteur (A) Abonnement annuel (TTC en ) 3 15 23.86 0.1290 6 30 60.78 0.1290 9 45 119.88 0.1290 12 60 172.10 0.1290 15 75 224.32 0.1290 18 90 276.54 0.1057 24 40 461.84 0.1057 30 50 647.14 0.1057 36 60 832.44 0.1057 1) Quel abonnement choisissez-vous? Prix du kwh (TTC en ) 2) Quel est le montant d une année entière de consommation électrique? 9
L énergie électrique, c est ce que consomme un appareil électrique quand il fonctionne, et c est donc également ce que je paie à E.D.F quand j utilise cet appareil. Grandeur Symbole de la grandeur Unité(s) Symbole de l unité Energie W Joule Watt-heure J Wh Remarque: comme 1 h = 3600 s, on a 1 Wh = 3600 J. Le compteur électrique posé par E.D.F pour chaque installation mesure l énergie consommée en kwh (1 kwh = 1000 Wh). On peut calculer une quantité d énergie consommée W par la formule : W = P x t avec P en W, t en h W en Wh ou bien P en W, t en s W en J Remarque : cette formule indique que l énergie consommée est proportionnelle à la puissance de l appareil et à la durée d utilisation : Si la puissance double, l énergie consommée double aussi. Si la durée d utilisation double, l énergie consommée double aussi. 10