Thème 7: L’électricité domestique

Que font les transformateurs?

 Les transformateurs:  Élèvent la tension afin de l’acheminer sur de longues distances.  Abaissent la tension pour les maisons (ordinairement à 120 V).

L’électricité qui entre dans ta maison  Le compteur montre la quantité d’électricité totale utilisé.  Les disjoncteurs (breakers) sont les interrupteurs principaux.  Ils sont des “coupe-circuits” qui peuvent isoler la maison de l’énergie provenant de l’extérieur.

Les disjoncteurs  Si l’électricité dans le circuit excède la limite, le disjoncteur chauffe, se courbe et bloque le courant.  Quand c’est refroidit, tu peux réenclencher le disjoncteur.  Ils sont organisés dans un panneau de disjoncteurs.

Les disjoncteurs  Chaque disjoncteur contient:  Le fil neutre (blanc isolé) – sous tension.  Le fil chargé (noir isolé) – sous tension.  Le fil de mise à la terre (cuivre recouvert d’un isolant vert) – enlève la tension d’excès.  Figure 44.4, p.320.

La boîte à fusibles  Seulement dans les maisons plus anciennes.  Le fusible fond et brise quand l’énergie excède la limite (“blow a fuse”).  Ensuite, tu devras changer le fusible.

Les circuits de dérivation  Chaque groupe de charges possède un disjoncteur secondaire.  Exemple:  4 prises électriques (plugs).  On peut dessiner un circuit de dérivation pour montrer comment les disjoncteurs sont branchés.

Les circuits de dérivation

 Figure 4.45, p.320.  Commence avec:  L’alimentation en électricité  Le disjoncteur principal  La mise à la terre  Ajoute:  3-4 charges pour chaque disjoncteur.

Activité: p.321  Fais un estimation des dimensions de ta chambre et suis les directions.  Répond à toutes les questions.

Le code de l’électricité  Les normes et les règles.  Ça prévient:  Les incendies  Les dangers humains  Le dommage aux appareils mécaniques

Les dispositifs numériques  Le code binaire est une succession de signaux “1” et “0” (ouvert ou fermé).  Le circuits logiques comprennent seulement des codes dans ce format.  Le transistor est un commutateur qui commande en code binaire.  Une calculatrice contient des milliers de transistors.

Comment calculer la puissance  Puissance (P)  mesurée en watts (W).  Énergie (E)  mesurée en joules (J).  Temps (t)  mesuré en secondes (s).  Courant (I)  mesuré en ampères (A).  Tension (V)  mesurée en volts (V).

Comment calculer la puissance  Pour convertir le temps en secondes:  minutes  secondes: x 60  Heures  secondes: x 60 x 60  Pour convertir mA en A:  X 1000  Pour convertir W en kW:  / 1000

Comment calculer la puissance  P = E/t  E = Pt  t = E/P

Comment calculer la puissance  P = IV  I = P/V  V = P/I

Exercise #1  Quelle est la puissance (en watts et en kilowatts) d’un séchoir à cheveux utilisant un courant de 10 A pour fonctionner sur un circuit de 120 V?  P = IV  P = (10 A)(120 V)  P = 1200 W = 1,2 kW

Exercise #2  Un téléviseur à écran de 68,5 centimètres absorbe un courant maximal de 2 A. S’il est branché à un circuit de 120 V, combien de puissance consommera-t-il?  P = IV  P = (2 A)(120 V)  P = 240 W

Exercise #3  Un four à micro-ondes de 900 W absorbe 7,5 A pour fonctionner. Quelle est la tension du circuit auquel le four est raccordé?  V = P/I  V = (900 W) / (7,5 A)  V = 120 V

Exercise #4  Une lampe de poche utilisant deux piles de 1,5 V contient une ampoule qui peut soutenir un courant allant jusqu’à 0,5 ampères. Quelle serait alors la puissance maximale de l’ampoule?  P = IV  P = (0,5 A)(3,0 V)  P = 1,5 W

Les Ampoules à Incandescence vs. Halogènes vs. Fluorescentes (p.328) Quelle est la différence entre ces trois genres de lumières par rapport au rendement?  Incandescence – ils éclairent la plupart des maisons avec un rendement de 5%. 95% de l’énergie électrique est perdue comme chaleur lorsque le courant traverse le fil dans l’ampoule.

 Halogène (contient un gaz a haute pression et des traces d’iode) – ils peuvent fonctionner à une très haute température. Mais, ils ont un rendement d’environ 15%. Ils perdent beaucoup d’énergie et présentent un risque d’incendie. Mais, ils ont une durée de vie 2 à 6 fois plus longue que les ampoules à incandescence.

 Fluorescentes (contient la vapeur de mercure) – ils fonctionnent à une température très basse ce qui veut dire une perte d’énergie très basse. Ils ont un rendement d’environ 20% et une durée de vie 10 à 13 fois plus longue des ampoules à incandescence. Donc, un moindre effet sur l’environnement.

Comment trouver les kilowattheures  Un kilowattheure réprésente le montant d’électricité utilisé au cours du temps.  kW·h = (kW)(h)  Pour trouver les kW:  Divise les W par 1000.

Comment trouver prix de l’énergie  Multiplie le nombre de kilowattheures par le coût de chaque kW·h.

Exemple #1 a)Si un réfrigérateur nécessite une puissance de 700 watts pour fonctionner, de quelle puissance en kWh aura-t-il besoin pour une période de 30 jours?  h = (30 jours)(24 heures/jour) = 720 h  kW = (700 W) / 1000 = 0,7 kW  kWh = (0,7 kW)(720 h) = 504 kW·h.

Exemple #1 b)Si l’électricité coûte 11¢ par kilowattheure, combien cela coûtera-t-il de faire fonctionner le réfrigérateur pendant cette période?  (504 kW·h)(11¢ / kW·h) = 5544 ¢  Prix = 55,44$

Exemple #2 a)Une propriétaire fait l’inventaire de 42 ampoules électriques (100 W) utilisées dans son domicile. Si toutes les ampoules restent allumées durant une période de cinq heures par jour, combien de kilowattheures seront-ils consomées en 30 jours?  h = (30 jours)(5 heures/jour) = 150 h  kW = (42)(100 W) / 1000 = 4,2 kW  kWh = (4,2 kW)(150 h) = 630 kW·h.

Exemple #2 b)Si l’électricité coûte 11¢ par kilowattheure, combien cela coûtera-t-il de faire fonctionner le réfrigérateur pendant cette période?  (630 kW·h)(11¢ / kW·h) = 6930 ¢  Prix = 69,30$

Exemple #2 c)Combien d’argent la propriétaire économiserait-elle si elle remplaçait toutes les ampoules par d’autres à économie d’énergie de 52 W?  h = (30 jours)(5 heures/jour) = 150 h  kW = (42)(52 W) / 1000 = 2,184 kW  kWh = (2,184 kW)(150 h) = kW·h.  (327.6 kW·h)(11¢ / kW·h) = 3604 ¢  Prix = 36,04$  Différence = 69,30$ - 36,04$ = 33,26$

Exemple #3 a)Robert possède une chaîne stéréo qui, fonctionnant sur le 120 V, consomme un courant de 2,5 A. Combien de puissance la chaîne de Robert a-t-elle pour fonctionner?  P = IV  P = (2,5 A)(120 V) = 300 W.

Exemple #3 b)Si Robert faisait fonctionner sa chaîne stéréo en moyenne cinq heures par jour, combien d’électricité consommerait-il sur une période de 30 jours? h = (5 heures/jour)(30 jours) = 150 h kW = (300 W) / 1000 = 0,3 kW kWh = (0,3 kW)(150 h) = 45 kW·h.

EnerGuide (p.326)  Combien d’énergie est utilisé par:  Une sécheuse?  Un téléviseur couleur?  Une machine à laver?  Un chauffe-eau électrique?

Les compteurs

Comment calculer le rendement  Rendement = Énergie de sortie / Énergie d’entrée x 100%  Souviens que l’énergie est mesurée en Joules (J).

Exemple #1  Trouve le rendement d’une ampoule fluorescente de 23 W utilisée quatre heures par jour et qui produit pendant cette période 6,624 x 10 4 J d’énergie lumineuse utile.  Temps = (4 h)(60 min/h)(60 sec/min)  Temps = s.  E = Pt = (23 W)(14400 s) = J.  Rendement = (6,624 x 10 4 J )/( J) x 100% = 20%.

Exemple #2  Une ampoule à incandescence de 100 watts produit environ 6,624 x 10 4 J sur une période de quatre heures. Quel est le rendement de cette ampoule?  Temps = (4 h)(60 min/h)(60 sec/min)  Temps = s.  E = Pt = (100 W)(14400 s) = J.  Rendement = (6,624 x 10 4 J )/( J) x 100% = 4,6%.

Exemple #3  En te basant sur tes réponses aux questions 1 et 2, combien d’argent économiseras-tu en un mois de trente jours si tu remplaces 25 des ampoules à incandescence de 100 W par les ampoules fluorescentes de 23 W? Garde à l’esprit que les ampoules fonctionnent quatre heures par jour et que l’électricité coûte 10 ¢ par kilowattheure.

Exemple #3  19,9 % - 4,59 % = 15,31% (différence).  Incandescente:  (0,1 kW)(30 jours)(4 heures/jour)(25 ampoules) = 300 kW·h.  (300 kW·h)(0,10 $/kW·h) = 30 $.  (30$)(15,31%) = 137,79$.

Les court-circuits  Si l’énergie d’un circuit devient de trop, ça crée un court-circuit – le commencement d’un incendie.

La sécurité  Écris cinq indices de sécurité (p.330-1)

Quelles sont les quatre règles simples à suivre pour te protéger contre l’électrocution?  Evite que ton corps ou un objet ne vienne en contact avec les fils électriques.  N’utilise jamais de câbles électriques à deux fiches ou sans mise à la terre à l’extérieur.  Ne fais jamais fonctionner l’appareillage électrique à l’extérieur lorsqu’il pleut.  Avant de creuser profondément dans ta cour, assure-toi qu’il n’y a pas de câbles électriques enfouis.

L’électricité domestique (Thème 7) Les transformateurs Les panneaux de service Les circuits de dérivation Élévateur (pour les distances) Abaisseur (pour les maisons) Les disjoncteurs (maisons nouvelles) Les fusibles (maisons anciennes) Le code de l’électricité Le disjoncteur principal Les disjoncteurs secondaires Les câbles électriques Les fils neutres (blancs) Les fils chargés (noirs) Les fils de mise à la terre Les dispositifs numériques Le code binaire Les transistors Les formules P = IV kW·h = (kW)(h) kW = (W) / 1000 Coût = (kW·h)(¢ / kW·h) Rendement = (énergie de sortie / énergie d’entrée) x 100% Indices de sécurité (p ) Les courts- circuits EnerGuide E = Pt

Pour devoirs  p.331, #1-4.