Chapitre 4 : Puissance et énergie électrique

Chapitre 4 : Puissance et énergie électrique

1/ Puissance nominale P

A/ Définition

………

………

………

……….

Tous les appareils électriques ont une plaque signalétique indiquant les caractéristiques de l’appareil lors d’un fonctionnement normal :

Quelques multiples et sous multiples :

Térawatt (TW)

Gigawatt (GW)

Mégawatt (MW)

Kilowatt (kW)

Watt (W)

milliwatt (mW)

1 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0. 0 0 1

Tension nominale des appareils :

……….

C’est la tension du ………

en Europe. Une tension

……….., ………..,

………..

Fréquence d’utilisation :

……….

C’est la fréquence de la tension du secteur en Europe.

Puissance nominale des appareils :

………

………..

C’est la ………...

en fonctionnement ...

Exemples :

1mW = 1 milliwatt = ………W 1 kW = 1 kilowatt = ………. W 1 MW = 1 mégawatt = ………. W 1 GW = 1 gigawatt = ……….W 1 TW = 1 térawatt = ……….W

C/ BILAN

En courant continu, pour un appareil de puissance nominale P, alimenté sous une tension nominale U et traversé par un courant d’intensité I, on a la relation :

………..

Pour tous les appareils résistifs (ohmiques) comme les fours, les grille-pains, les sèche-cheveux, les bouilloires électriques, les cuiseurs vapeurs etc…, la formule reste la même mais on utilise les valeurs efficaces de la tension Ueff et de l’intensité du courant Ieff.

On a alors la relation :

………..

Applications : Avec la relation ci-dessus, calcule le courant efficace Ieff consommé par les appareils :

Ieff (lave-linge) = ………

Ieff (cafetière) = ………

Ieff (radiateur) = ………

Ieff (TV) = ……….

Ieff (grille-pain) = ………

Si une installation (maison, usine…) comporte plusieurs appareils électriques, alors la puissance électrique totale reçue par l’installation est égale à la somme des puissances reçue par chaque appareil de l’installation.

P _totale = ………..

Exemple :

Si vous utilisez chez vous en même temps ces trois appareils : lave-linge (2250 W), radiateur (1500 W) et une

P = ………...

2/ Les coupe – circuits.

A/ Intensité électrique dans un fil.

 Au 18^ème siècle, James Prescott Joule montre que lorsqu'un courant passe dans un fil, celui-ci s'échauffe: C’est

………...

 Si le courant devient trop fort, le fil peut ……… et il y a ………..

 Les fabricants de matériel indiquent donc une ………. qui peut traverser un câble électrique sans l’endommager.

Par exemple, sur les fils électriques du collège, on peut lire ……….

Cette valeur dépend de la qualité du cuivre mais surtout de la ………et de sa …………..

Afin d’assurer notre sécurité, il peut être intéressant que le fil fonde : c’est le principe de fonctionnement des ………. ^.

Principe de fonctionnement :

Puissance maximale = ……….

Section du fil électrique : ………

Puissance maximale = ……….

Section du fil électrique : ………

Dans une maison par exemple, si on branche trop d’appareils en même temps sur le même fil, alors le courant peut dépasser une valeur maximale Imax de sécurité : C’est la ………

Dans une installation électrique, il existe trois types de fils :

 La ……… : C’est le fil dangereux dont le potentiel est de ………...

 Le ……… : C’est le fil couplé à la phase dont le potentiel est de ………

La différence de potentiel entre les deux est appelée TENSION et vaut ………

La ………….. : Il est là pour assurer la sécurité des personnes et des appareils. Il est obligatoire lorsque les appareils ont une carcasse conductrice (machine à laver, four, grille-pain…) mais vous remarquerez que l’aspirateur (carcasse plastique isolante n’en contient pas).

Si vous mettez vos doigts entre neutre et phase : ……….

Si vous mettez vos doigts entre neutre et terre : …………..

Si vous mettez vos doigts entre phase et terre : ……….

Dans une installation électrique, il existe trois types de fils :

 La ……… : C’est le fil dangereux dont le potentiel est de ………...

 Le ……… : C’est le fil couplé à la phase dont le potentiel est de ………

La différence de potentiel entre les deux est appelée TENSION et vaut ………

La ………….. : Il est là pour assurer la sécurité des personnes et des appareils. Il est obligatoire lorsque les appareils ont une carcasse conductrice (machine à laver, four, grille-pain…) mais vous remarquerez que l’aspirateur (carcasse plastique isolante n’en contient pas).

Si vous mettez vos doigts entre neutre et phase : ……….

Si vous mettez vos doigts entre neutre et terre : …………..

B/ Les différents coupe-circuits passés à la loupe :

Il est limité à une certaine intensité (en général 10 A ou 16 A) et il

« ……… » dès que le courant passe une valeur maximale

instantanément, mais peut être

………

Ils protègent les ………. seulement.

Même rôle que le disjoncteur divisionnaire. Dès qu’un courant trop fort passe, le fil du fusible …………. (« les plombs

……… »). Il coupe le courant instantanément.

Ils protègent les ……….. seulement.

Il détecte ainsi les fuites de courant d’appareils défectueux à la Terre. Dès lors qu’une fuite est détectée, il « ……… » (ici à partir de …………. mA). Il constitué votre ange-gardien .

Ils protègent les ……….. et les………..

Son rôle est de mettre hors tension l’installation électrique.

Il est juste là pour qu’EDF s’assure bien que vous payez votre électricité.

On devrait donc l’appeler le disjoncteur anti-fraude.

Ils protègent les appareils seulement.

fusible Disjoncteur

divisionnaire

Disjoncteur différentiel

Disjoncteur d’abonné

Protection des biens Protection des

personnes Réarmable Nécessité « prise de

terre »

Coût

   

3/ L’énergie électrique

Les appareils électriques reçoivent de l’énergie électrique et la convertissent sous différentes formes:

A/ Définition et unité

L’énergie transférée pendant une durée t à un appareil de puissance nominale P en fonctionnement normal est:

B /Unités

B/ Le compteur électrique

Dans une installation électrique, tous les appareils sont placés ………. : Si un appareil ne

fonctionne plus, les autres continuent de marcher.

A l’entrée de toute installation domestique se trouve un

………..

………

………...

Unités du système international (SI) :

E : en ……….

P : en ……….

T : en ……….

1 joule est l’énergie consommée par un appareil de ….. pdt …….

………...

Unités utilisée par EDF E : en ………

P : en ………

T : en ………

1 wattheure est l’énergie consommée par un appareil de 1…….. pdt …….

1 Wh = ………...

………...

Unités utilisée par EDF E : en ……….

P : en ……….

T : en ……….

1 kilowattheure est l’énergie consommée par un appareil de ………… pdt

……….

1 kWh = ……….

Calcul de la puissance P d’une bouilloire électrique par mesure de l’énergie électrique consommée avec un compteur électrique :

Sur le compteur que l’on possède, un tour de roue correspond à

………...Wh

………. J

Méthode

: E

= P

x t

E

= P

x t

Résultats expérimentaux sur l’énergie E

Résultats expérimentaux sur la durée

Calcul de puissance

C/ La facture d’électricité

Quand on se connecte au réseau E.D.F. on doit choisir un type d’abonnement, c’est à dire la puissance maximale souscrite que pourra consommer l’installation à un moment donné. Si on dépasse cette puissance à un instant donné, l’installation disjoncte.

Exemple 1 Date de la facture

Puissance souscrite Option Prix de l’abonnement Prix du kWh en heures pleines Prix du kWh en heures creuses