Domaine : Module : Connaissance :

Électricité : Comment obtenir Distinguer énergie et - E = P.t

et utiliser efficacement puissance électrique - P = U.I
l’énergie électrique ? - Effet Joule, unité de l’énergie, rôle des
transformateurs

Activité 1 : Unités et symboles des grandeurs

Document 1 : Schéma d’une voiture électrique PSA :

Une voiture électrique est équipée d’un moteur électrique alimenté par une batterie d’accumulateurs
et avec les caractéristiques suivantes :
• pas d’embrayage : il suffit d’appuyer sur la pédale de l’accélérateur pour que la batterie
libère du courant continu ;
• pas de boîte de vitesses: l’axe du moteur entraîne directement celui des roues motrices;
• un ordinateur embarqué gère, contrôle et régule la puissance à développer.

1. Donnez les avantages et les inconvénientsdu moteur électrique par rapport au moteur
thermique.

…................................................................................................................................................
S’ APPROPRIER

....................................................................................................................................................

2. Identifiez les unités électriques dans le doc. 1, et indiquez à quelles grandeurs elles
correspondent.

....................................................................................................................................................

....................................................................................................................................................

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et utiliser efficacement puissance électrique - P = U.I
l’énergie électrique ? - Effet Joule, unité de l’énergie, rôle des
transformateurs

Document 2 : plaque signalétique d'une cafetière électrique

1. Donner la signification de ce symbole « ~ » ?

………………………………………………………………………….

ANALYSER / RAISONNER
2. Déterminer la tension efficace nominale de cet appareil.

………………………………………………………………………….

3. Déterminer la fréquence de cet appareil.

………………………………………………………………………….

4. Déterminer la puissance nominale de cet appareil.

…………………………………………………………………………………………………

POINT COURS

Le courant électrique est un déplacement d’électrons. Ces électrons , de part leur mouvement

transportent une énergie

appelée : ……………………………………………………………………………………..

Tous les appareils électriques reçoivent ce travail et le transforment :

- Les résistances transforment ce travail électrique

en …………………………………………………

- Les lampes transforment ce travail électrique

en ……………………………………………………………………………………………

- Les moteurs transforment ce travail électrique en

travail …………………………………………..

Sur la majorité des appareils électriques figure une plaque signalétique (cf doc 2)

La tension efficace nominale c’est la tension d'utilisation optimale.

Si la cafetière est soumise à une tension moindre, elle fonctionnera moins bien, elle est en sous-
tension.
Si elle est soumise à une tension supérieure à la tension nominale est est en surtension et l'appareil
risque de "griller".

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et utiliser efficacement puissance électrique - P = U.I
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TP 1 : Comment calculer la puissance électrique consommée par une lampe

de voiture ?

Matériel :

• 1 lampe
• 1 Voltmètre
• 1 Ampèremètre
• 1 générateur 12 V/CC
• 5 fils de connexion

PROTOCOLE :

• Réalisez le montage électrique ci-dessus.

Appel N°1
Appeler l’enseignant afin de présenter le schéma du montage expérimental.

• Allumez la lampe.

• Relevez sur le voltmètre la mesure de la tension U aux bornes de la lampe, et relevez

sur l’ampèremètre la mesure du courant dans la lampe.

1. Lisez, sur la lampe, sa tension UN et sa puissance PN

nominales données par le fabricant.

2. Complétez le tableau ci-dessous :

3. Comparez le produit U x I à la puissance PN nominale de la lampe.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

3
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et utiliser efficacement puissance électrique - P = U.I
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4. Calculez l’écart relatif entre entre le résultat du produit U×I

et la valeur de la puissance nominale de la lampe PN.

Rappel :

Ecart relatif = ( Valeur théorique – Valeur expérimentale ) / Valeur théorique x 100

Le résultat est en %

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. Proposez une ou plusieurs raisons expliquant la différence entre PN et UxI

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Conclusion :

Écrivez la formule liant P et UxI en précisant :

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POINT COURS

La quantité de travail électrique transformée par seconde par un récepteur

s’appelle : La puissance électrique du récepteur.

Elle se mesure en Watt (W) avec un wattmètre .

Puissance électrique :

Attention: Si on vous donne une intensité en mA ou une tension en mV, il faut

penser a les mettre respectivement en A et en V pour obtenir une puissance en W

Exercice d’application :

Une lampe fonctionnant sous une tension de 6V et traversée par un courant d’intensité
120 mA aura une puissance de :

P = …………………………………………………………………………………..

Souvent, sur un appareil, c'est la puissance et la tension nominale qui est indiqué et dans
ce cas on peut déterminer l'intensité nominale de fonctionnement:

P = U x I avec P = 25W et U =12V

25 = 12 x I

donc I = 25 /12 = 2,1 A (au dixième près)

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TP 2 : De quoi dépend l’énergie électrique reçue par un appareil ?

Matériel :

• 1 lampe
• 1 joulemètre
• 1 générateur 12 V/CC
• 5 fils de connexion

PROTOCOLE :

• Réalisez le montage électrique ci-dessus.

• Réglez le joulemètre sur le mode «Puissance» et relevez la valeur de

la puissance P reçue par la lampe allumée.

• Réglez le joulemètre sur le mode «Énergie» et relevez la valeur de l’énergie E

reçue par la lampe allumée pour les durées t égales à 60 s, 120 s, 180 s et 240 s.

Appel N°1
Appeler l’enseignant afin de présenter le schéma du montage expérimental.

1. Complétez le tableau ci-dessous :

2. A l’aide d’un tableur ou sur une feuille, tracez la représentation graphique modélisant
l’énergie mesurée E(J) en fonction du temps t (s).

3. Commentez la représentation graphique que vous avez obtenu.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

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transformateurs

4. Comparez le produit P x t à l’énergie E reçue par la lampe.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

5. L’énergie reçue par la lampe est proportionnelle au temps.

Elle peut donc être modélisée par une fonction linéaire de la forme f(x) =ax.
Nommez la grandeur physique correspondant au coefficient directeur « a » dans ce cas.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Conclusion :

6. Écrivez la formule liant E, P et t en précisant les unités de ces trois grandeurs :

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POINT COURS

Une énergie électrique se mesure en Joule - J - (par les physiciens) ou en Wattheure -

Wh -(plus couramment)

Un appareil électrique de puissance P utilisé pendant une durée t « consomme » une

énergie électrique :

E=P t x

La puissance P doit toujours être en watt.

Si le temps est en seconde alors l'énergie électrique sera en Joules (J)

Si le temps est en heures alors l'énergie électrique sera en Wattheure (Wh)

Nos compteur domestiques mesure l'énergie en kWH (kiloWattheure)( 1 kWh = 1 000 Wh)

Ci-dessous, vous pouvez voir l'en-tête d'une facture EDF avec:

la consommation en heures creuse (HC): 318 kWh

la consommation en heures pleines (HP): 292 kWh

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EXERCICES