3e Chapitre 2 - Cours Complet PDF

Chapitre 2 : Puissance électrique Domaine OBJECTIFS 1- Avec quelle unité s'exprime la puissance ? APPRENDRE 2- Sur quoi nous renseigne la puissance ? 3- Comment calcule-t-on la puissance ?...

Chapitre 2 : Puissance électrique Domaine OBJECTIFS 1- Avec quelle unité s'exprime la puissance ? APPRENDRE 2- Sur quoi nous renseigne la puissance ? 3- Comment calcule-t-on la puissance ? 4- Quels dispositifs de sécurité sont utilisés dans une maison ? 5- Comparer des objets de puissances différentes. COMPRENDRE 6- Faire des calculs de puissance, tension ou intensité. ET RAISONNER 7- Expliquer le fonctionnement des dispositifs de sécurité d'une maison. 8- Evaluer la sécurité d'une installation électrique. Tension : U : VOLT Intensité : I : AMPERE I- NOTION DE PUISSANCE Problème posé : Que nous apprend la puissance d'un véhicule ? Véhicule Renault Twingo Audi RS e-tron GT Ford Focus Caractéristiques Moteur : 60 kW (81 chevaux) Moteurs : 443 kW Moteur : 107 kW (144 chevaux) Batterie : 23 kWh Batterie : 93 kWh Batterie : 23 kWh Autonomie : 200 km Autonomie : 450 km Autonomie : 130 km Vitesse max : 135 km/h Vitesse max : 250 km/h Vitesse max : 135 km/h 1- En quelles unités sont indiquées les puissances des véhicules ? En Watts ou en chevaux 2- Calculer en chevaux la puissance de l'audi. Sachant que 66 kW = 88 chevaux alors 340 kW = 453 chevaux (il faut faire un produit en croix : 340 x 88 / 66 = 453) 3- Qu'est-ce que l'autonomie d'un véhicule ? C'est la distance que l'on peut parcourir sans recharger la batterie 4- Que peut-on dire des batteries de la focus et de la twingo? Ce sont les mêmes Pourquoi n'ont-elles pas la même autonomie ? Car la Focus est plus puissante donc elle consomme plus. 5- Sur quoi nous renseigne la puissance du véhicule ? Sur ses performances (comme la vitesse) et sur sa consommation 6- Comparer la ford focus et la renault twingo. Pourquoi ont-elles la même vitesse maximale alors qu'elles n'ont pas la même puissance ? Car la Focus est plus lourde II- PUISSANCE ET SECURITE Rappels : L'électricité est dangereuse car elle peut provoquer des électrocutions (et donc la mort) mais aussi des incendies. Problème posé : Comment protéger sa maison ? 1- Nommer les 3 dispositifs de sécurité présentés ici. Il y a le disjoncteur, le disjoncteur différentiel et le fil de terre. 2- Lequel protège contre les incendies ? C'est le disjoncteur. 3- Lesquels protègent les personnes ? Ce sont le disjoncteur différentiel et le fil de terre. 4- Si on lit 16A sur un disjoncteur, cela signifie quoi ? Il va s'ouvrir dès que l'intensité dépasse 16A. 5- Dans quel cas le disjoncteur différentiel va-t-il s’ouvrir ? Il s’ouvre lorsque l’intensité sortante n’est pas égale à l’intensité entrante. 6- Si on lit 30 mA sur un disjoncteur différentiel, cela signifie quoi ? Il va s'ouvrir dès qu'il y aura une différence de 30 mA entre l'intensité sortante et l'intensité entrante. 7- Quelle différence y a-t-il entre un fil pouvant supporter 10A et un fil pouvant supporter 30A ? Le fil qui supporte 30 mA est plus gros que celui qui supporte 10A. Exercice : 1- Que signifie l’indication 20A sur le disjoncteur de la prise électrique de la chambre ? 1- Elle signifie que le disjoncteur s’ouvre si l’intensité dépasse 20A. 2- Peut-on brancher une multiprise sur laquelle seront branchés une lampe de 20W, une télé de 150 W, un ordinateur de 200 W et une console de 0,4 kW ? Justifier. On calcule la puissance totale des appareils branchés : 20 + 150 + 200 + 400 = 770W (car 0,4 kW = 400 W) On peut donc tout brancher car la puissance totale ne dépasse la puissance limite du disjoncteur qui est de 4600W. 3- Que signifient les indications 40A 30mA sur le disjoncteur différentiel ? 3- 40A signifie que le disjoncteur s’ouvre si l’intensité dépasse 40A. 30mA signifie que le disjoncteur s’ouvre si il y a plus de 30mA de différence entre l’intensité sortante et l’intensité entrante. 4- A quoi correspondent les 3 indications électriques sur la plaque signalétique du chauffage ? 4- 2500W c’est la puissance du radiateur , 11A c’est son intensité et 230V c’est sa tension. 5- Que peut-on dire du disjoncteur utilisé pour le circuit du chauffage de la chambre ? Justifier. 5- Le disjoncteur n’est pas adapté au radiateur et va s’ouvrir quand le radiateur chauffera à pleine puissance car il supporte 10A et le chauffage peut avoir une intensité de 11A. 6- Quelle devra être la section des fils utilisés pour le circuit des prises de la chambre ? Justifier. 6- P = 4600W Il faut donc un fil de 2,5 mm² qui supporte jusqu’à 4600W. 7- Que se passe-t-il si on utilise un fil de 1,5 mm² de section pour le circuit de la prise électrique ? Justifier. 7- Le fil de 1,5 mm² supporte 16A mais le disjoncteur des prises s’ouvre à 20A donc le fil va chauffer si on branche entre 16A et 20A sur la prise. III- PUISSANCE, TENSION ET INTENSITE TP noté :Voici les informations que l'on peut trouver sur les phares de la Renault Zoé. Problème posé : Quelle est l'intensité de l'ampoule lorsque le phare est allumé ? Expérience : On mesure l’intensité d’une lampe avec un multimètre. Observations : P = 6W U = 12V I = 0,5A Interprétation : On calcule Puissance / tension = P / U = 6 / 12 = 0,5 On remarque que Puissance / tension = intensité Conclusion : On peut donc calculer l'intensité du phare : P = 55 W U = 12 V donc I = P / U = 55 / 12 = 4,6 A Exercice n°1 : Sur un radiateur électrique on lit 230 V, 1000W. 1- A quoi correspondent ces indications ? 230 V c'est la tension et 1000W c'est la puissance. Sur un second radiateur on lit 230 V, 1500 W 2- Quel radiateur chauffe le plus ? Justifier Le 2e car il est plus puissant. 3- Quel radiateur consomme le plus ? Justifier. Le 2e car il est plus puissant. 4- Calculer l'intensité de chaque radiateur. I=P/U I1 = 1000 / 230 = 4,3 A I2 = 1500 / 230 = 6,5 A Exercice n°2 : Sur une ampoule nous pouvons lire 12V, 6W. 1- Calculer l’intensité du courant de cette ampoule. 1- I = P / U P = 6W U = 12V I = 6 / 12 = 0,5W Sur une seconde ampoule nous pouvons lire 6V, 1,5A. 2- Quelle ampoule éclaire le plus ? Justifier. 2- L’ampoule qui éclaire le plus est la plus puissante. Il faut donc calculer la puissance de la 2e ampoule. P=UxI U = 6V I = 1,5A P = 6 x 1,5 = 9W C’est donc la 2e ampoule qui éclaire le plus car elle est plus puissante. Exercice n°4 : Sur disjoncteur protégeant un circuit de prises on lit 10A. 1- Que signifie cette indication ? Que le disjoncteur s'ouvre lorsque l'intensité dépasse 10A. 2- Peut-on brancher sur ce circuit une console de 300 W, un télé de 100 W et une box internet de 30 W ? Justifier. Puissance totale = 300 + 100 + 30 = 430 W Intensité totale = P / U = 430 / 230 = 1,9 A On peut tout brancher car l'intensité totale ne dépasse pas 10 A. 3- Peut-on ajouter un fer à repasser de 2 kW ? Justifier. 2kW = 2000 W Puissance totale = 2430 W Intensité totale = 2430 / 230 = 10,6 A Le disjoncteur va s'ouvrir car l'intensité totale dépasse 10A. Exercice n°5 : Peut on brancher sur un même circuit de prises protégé par un disjoncteur de 16A une télévision (150 W), une console (400 W), un home-cinema (100 W), une box (50 W), deux lampes (20 W), une platine vinyle (100 W), un ampli (200 W) ? Puissance totale = 150 + 400 + 100 + 50 + 2x20 + 100 + 200 = 1040 W Intensité totale = 1040 / 230 = 4,5 A On peut tout brancher car l'intensité totale ne dépasse pas 16A.