CH 19: PUIssance ET ENERGIE ELECTRIQUE

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2 CH 19: PUIssance ET ENERGIE ELECTRIQUE
Objectifs: Exercices : 5,6,12,13,14,16,17,19,21,22,23 et 25 p 165 –167 ED p164 Noter sur le cahier de texte pour la séance prochaine Ex:5,6,12,13,14,16,17,19,21,22,23 et 25 p 165 – ED p164 *Comparer des puissances nominales. *Connaître l'expression de la puissance électrique reçue par un appareil. *Savoir calculer l'énergie électrique consommée par un appareil. *Savoir lire une facture E.D.F CH 19: PUIssance ET ENERGIE ELECTRIQUE *Simulateur Domodidac. Les exercices du livre « sais-tu l’essentiel ? »de chaque cours sont à faire automatiquement au brouillon pendant toute l’année. Tous les schémas électriques doivent être réalisés au crayon et à la règle.

3 Ug U2 U1 I) PUIssance nominale d'un appareil électrique.
A) Expérience: 2 Lampes L1( 3,5V;0,2A ) et L2 ( 6V;60mA ). 1) Schéma du montage expérimental. I I mA COM A V COM I K1 I K1 I K2 UA Ug L2 L1 U2 U1 I I 2) Mode opératoire: I On néglige l’intensité qui traverse le voltmètre Iv= 0A. Et on néglige aussi la tension aux bornes de l’ampèremètre UA = 0 V On varie la tension aux bornes de la lampe ( L1 ; L2 ),on note les valeurs de la tension et de l’intensité correspondante dans le tableau de mesure. Noter l’éclat des lampes dans les observations.

4 B)Tableau de mesure C) Conclusion.
Lampe L1( V ; A ) Lampe L2( V ; A ) U(V) I(A) U x I Observations 1,5 0.121   0.18  faible  0.03 0.046   très faible 2 0.143 0.286  moyennement 0.036  0.072   très faible 3 0.175 0.525   normalement 0.045 0.135 faible 3,5 0.199 0.697 NORMALEMENT 0.049 0.172 faible   5 0.26  1.3  Fort  0.054 0.27 6 0.28  1.68   Fort 0.06  0.36 8  0.31  2.48   très fort 0.07 0.56  Fort 10  0  Grillée  0.09 0.9  très fort 12 0.1  1.2  20 Grillée   Grillée  3,5V 0,2 A 6 V 60 mA C) Conclusion. Les lampes brillent normalement quand elles sont soumises à leur tension nominale et traversée par leur intensité nominale. Lampe L1( U1N = 3,5V ; I1N = 0,2A ) Lampe L2( U2N = 6V ; I2N = 0,06A ) Un dipôle fonctionne normalement s’ il reçoit la puissance nominale.

5 P U I P U I P = U I U = R I eff eff eff U = R I = X U I = R X X X X X
II) Expression de la P U I ssance. La puissance reçue P par un appareil en DC est égale au produit de la tension à ses bornes U par l’intensité qui le traverse I. A) En courant continu. P U X I P = U X I Dans le S.I ,l’unité de de la puissance est le WATT de symbole W. 1 W = 1 V X 1 A = 1 VA 1mW = 10-3 W = 0,001W. 1mW W : on divise par 1000. 1kW = 10+3 W = 1000W. 1kW W : on multiplie par 1000. 1MW = 10+6 W = W. 1GW = 10+9 W = W. B) En courant alternatif. La loi d’OHM reste valable en alternatif. U = R X I M M UM IM P U eff eff I eff U = R X I = X eff X 2 eff X 2 Ieff Ueff X U eff I eff 2 = R X

6 A A V W V G G X C) Mesure de la puissance.
L’unité de la puissance est le Watt , l’appareil de mesure est le X Wattmètre: c’est un ampèremètre un voltmètre . I I I I A A V W V Dipô l e G Dipô l e U U G I I I I Le wattmètre se branche en DC pour la puissance en courant continu et AC en alternatif. En alternatif l’expression réelle de la puissance : P = U x I x cos f Pour simplifier on suppose que cos f = 1 d’où P = U x I

7 Puissance souscrit en kW et A et prix HT mensuel )
III) Calcul de la puissance électrique d'une installation A) Abonnements EDF. Quel abonnement choisir? Abonnement ménage (3 kW).Il convient pour l'éclairage et l'utilisation d'appareils de faible puissance (aspirateur, réfrigérateur, chauffe-eau). Abonnement " confort " (6 kW). Il permet de faire fonctionner en plus un appareil important (machine à laver, cuisinière, lave-vaisselle...). Abonnement " grand confort " (9 kW).Il permet de faire fonctionner en même temps deux appareils importants. Les abonnements plus importants (12, 15, 18 kW) conviennent aux logements utilisant le chauffage électrique. L'abonnement correspond à la mise à disposition permanente de l'électricité chez vous .  Son prix est proportionnel à la puissance dont vous avez besoin. Cette puissance se mesure en kVA ou kW. Elle est déterminée par le nombre et la nature des équipements que vous souhaitez faire fonctionner simultanément. (EDF) Puissance souscrit en kW et A et prix HT mensuel ) 24 ( 104 A ) 38,90 3 ( 13A ) 7,70 12 ( 52A ) 18,26 6 ( 26A ) 10,33 15 ( 65 A) 21,98 30 ( 130 A ) 52,10 9 ( 39A ) 14,54 18 ( 78 A) 25,70 36 ( 156 A ) 65,30

8 Pt =  Pj = Pt = Pt = W Pt = Ueff x It Pt 11615 It It = = = 50,5 A
B) Puissance totale reçue par les appareils. Cafetière: 920W , fer à repasser: 1,84kW , lampe: , 115W machine à laver: 3,45kW , micro-onde: , 1,15kW radiateur 1: 2,76kW , radiateur 2: 1,38kW j=7 Pt =  Pj = P1 + P2 + P3 + P4 + P5 + P6 + P7 j=1 Pt = Pt = W 920 + 1840 + 115 + 3450 + 1150 + 2760 + 1380 11615 10235 2875 Pt = Ueff 7475 6325 2760 x It 920 Pt 11615 It It = = = 50,5 A Ueff 230 Pj 230 I1 = 920 I1 = Ueff P1 IA = 52 A, PA=12kW Ij = I3 = 0,5A I6 = 12A I4 = 15A I2 = 8A I5 = 5A I7= 6A I1 = 4A Ueff

9 t t Wh E P E = P IV) Énergie électrique
L’énergie consommée E par un appareil est égale au produit de la puissance reçue par l’appareil P par la durée de fonctionnement t. A) Définition. E t P X t E = P ATTENTION !!!! ATTENTION !!!! ATTENTION !!!! ATTENTION !!!! X * Si t ( h )est exprimé en heure et P ( W ) en watt: E = P x t = W x h = Wh ( Wattheure ) * Si t ( s )est exprimé en seconde et P ( W ) en watt: E = P x t = W x s = J ( Joule ) Dans le S.I , l’unité de l’énergie est le Joule de symbole J. “ Les électriciens ”   trouvent que cette unité le Joule est petite, ils lui préfèrent le Wattheure ( Wh ) ou ses multiples ( kWh ). 1 W x h = 1 W x 3600 s = 3600 W x s 1 W h = 3600 J 1 W h 1kWh = 10+3 Wh , 1kJ = 10+3 J Wh 1 J = *L’énergie se mesure avec un wattheuremètre ou compteur électrique: C= 5Wh / tour. 3600

10 Et =  Ej = Et = Et = Wh Et = 32,2322 kWh P1x t1 + P2x t2 + P3x t3
B) Calcul de l’énergie consommée par les appareils. ATTENTION !!!! ATTENTION !!!! ATTENTION !!!! * La durée de fonctionnement t doit être exprimée UNIQUEMENT en heure( h ) et P en W et non en kW. 1jour = 24 h , 90min = 90/60= 1,5 h , 7200 s = 7200/3600= 2 h Cafetière: 920W( 15min) , fer à repasser: 1,84kW( 1h45min) machine à laver: 3,45kW( 3h 30min ) , lampe: , 115W ( 5h) micro-onde: , 1,15kW(25min) radiateur 1: 2,76kW (5h 40min). j=6 Et =  Ej = P1x t1 + P2x t2 + P3x t3 + P4x t4 + P5x t5 + P6x t6 j=1 Et = Et = Wh 920x0,25 +1840x1,75 +115x 5 +3450x 3,5 + 1150x 0,42 + 2760x 5,67 32232,2 16583 16100 3450 4025 230 Et = 32,2322 kWh C) facture E.D.F