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PARTIE A : LA CHIMIE, SCIENCE DE LA TRANSFORMATION DE LA MATIERE 12 semaines.

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1 PARTIE A : LA CHIMIE, SCIENCE DE LA TRANSFORMATION DE LA MATIERE 12 semaines

2 CHAPITRE 3 : PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUE I Les transformations d’énergie II La puissance électrique 1.Valeurs nominales 2.Puissance reçue par un appareil électrique 3.Surintensité et dispositifs de protection III L’énergie électrique 1.Définition 2.La facture d’électricité

3 I Les transformations d’énergie On a vu (Cf ch1) que l’énergie existe sous plusieurs formes : l’énergie électrique, l’énergie thermique (chaleur), l’énergie mécanique (mouvement), etc… L’unité légale d’énergie est le joule (J) Tous les appareils que construit l’homme afin d’améliorer son confort sont des convertisseurs d’énergie. Ils reçoivent de l’énergie sous une forme et la restituent sous une ou plusieurs autres. James Prescott Joule physicien britannique

4 ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE THERMIQUE

5 ENERGIE THERMIQUE ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE RAYONNANTE

6 ENERGIE THERMIQUE ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE MECANIQUE

7 II La puissance électrique 1. Valeurs nominales Relevons les valeurs figurant sur les plaques signalétiques de plusieurs appareils :

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11 Sur les plaques signalétiques d’un appareil électrique, on peut lire plusieurs informations : La tension nominale exprimée en volt (V) : c’est la tension normale d’utilisation. La nature du signal (AC ou DC) permettant un fonctionnement normal de l’appareil. La puissance nominale exprimée en watt (W) : c’est la puissance reçue par l’appareil en fonctionnement normal.

12 2. Puissance P reçue par un dipôle Watt (W) VA James Watt Physicien Ecossais 2.1 En courant continu

13 Watt (W) V A 2.2 En courant alternatif

14 FACILE P = 3 W; U = 220 VI = P = 500 W ; I = 2,0AU = U = 3 V; I = 0,05AP = DIFFICILE P = 2,5 mW U = 125 mV I = P = 32 MW I = 500 A U = U = 12 kV I = 750 mA P = Application numérique : Il faut CONVERTIR ! 0,013 A = 1,3 mA 250 V 0,15 W 0,02 A = 20 mA V = 64 kV 9000 W = 9 kW

15 3. Surintensité et appareils de protection 3.1 Additivité des puissances dans un circuit en dérivation

16 Loi des nœuds : I totale = I 1 + I 2 Puissances mises en jeu : P 1 = U 1 x I 1 P 2 = U 2 x I 2 P tot = U géné x I totale Dans un circuit en dérivation on a U 1 = U 2 = U géné Ainsi P tot = U géné x (I 1 + I 2 ) = U géné x I 1 + U géné x I 2 D’où P tot = U 1 x I 1 + U 2 x I 2 = P 1 + P 2 Dans un circuit en dérivation, les puissances consommées s’ajoutent.

17 Dans une installation domestique, plus on branche d’appareils sur une même ligne, plus la puissance consommée est grande. Or P totale = U secteur x I totale soit Par conséquent, si P totale augmente, I totale augmente. Il y a risque de surchauffe, Donc risque d’incendie ! 3.2 Surintensité

18 Le branchement de plusieurs appareils électriques sur une même ligne électrique d’une installation domestique peut provoquer une surintensité.

19 3.3 Appareils de protection On se protège d’une surintensité à l’aide d’un fusible branché sur la ligne électrique à protéger. Le fusible fond si l’intensité qui le traverse est supérieure à une certaine valeur : il ouvre le circuit.

20 III L’énergie électrique 1. Définition E = P × Δt Joule(J) Ws

21 FACILE P = 3 W ; Δt = 220 sE=E= P = 500 W ; E = 2,0 JΔt = E = 30 J ; Δt = 5 sP = DIFFICILE P = 2,5 kW E = 1250 J Δt = P = 32 W Δt = 5 minutes E = E = 12 kJ Δt = 2h20 P = Application numérique : Il faut CONVERTIR ! 660 J 0,004 s = 4 ms 6 W 0,5 s 9600 J 1,4 W

22 2) La facture électrique EDF facture l’énergie électrique, au prix du kiloWatt- heure consommé (le Joule, unité trop petite, n’est pas utilisé). E = P × Δt Watt-heure(Wh) Wh

23 Un kilo Watt-heure coûte environ 7 centimes d’euros en heure pleine. Quel est le prix de l’électricité nécessaire pour : faire tourner un lave-vaisselle ? (durée du lavage 1h, puissance de l’appareil 2500W)

24 -Regarder une émission de 52 minutes à la télé en heure creuse (1kWh = 5 cents) ? (puissance 200W)

25 Convertir un temps Temps en s Temps en min Temps en h ÷ 60 × 60 ÷ 3600 × 3600

26 Exemples Convertir 2 h 43 min 24 s en secondes et en heures Convertir 3 h 12 min 45 s en secondes et en heures Δt = s = 3,2 h

27 Exercices Puissance Synthèse


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