⚛ Physique CAP 2e année · Chapitre 1

Puissance et énergie électriques

Puissance nominale et plaque signalétique, relation P = U × I, énergie consommée E = P × t, kilowattheure et facture d'électricité, choix d'un disjoncteur, économies d'énergie au travail et à la maison.

1. Puissance électrique

FOUR PROFESSIONNELTension : 230 V ~ 50 HzPuissance : 3 500 WIntensité max : 16 A
Plaque signalétique d'un appareil : tension et puissance nominales.

Définition

La puissance nominale $P$ (en watts, W) est la puissance consommée par un appareil en fonctionnement normal, sous sa tension nominale. Pour un appareil de chauffage ou d'éclairage : $P = U \times I$.

Exemple · Four professionnel

$P = 3\,500$ W sous $230$ V : $I = \dfrac{3\,500}{230} \approx 15{,}2$ A. Il faut une prise et un disjoncteur de $16$ A au moins (de préférence $20$ A).

2. Énergie consommée

Propriété · E = P × t

Avec $P$ en kW et $t$ en heures, l'énergie est en kilowattheures (kWh). Coût $=$ énergie (kWh) $\times$ prix du kWh. $1$ kWh $= 3\,600\,000$ J.

Exemple · Facture

Le four fonctionne $6$ h par jour : $3{,}5 \times 6 = 21$ kWh ; à $0{,}25$ €/kWh, $5{,}25$ € par jour.

Expérience · Mesurer la consommation d'une bouilloire

Matérielbouilloire, wattmètre-compteur d'énergie, eau.
ProtocoleFaire bouillir $1$ L d'eau et relever la puissance et l'énergie consommée.
ObservationPuissance $2\,000$ W ; durée $3$ min ; énergie $0{,}1$ kWh.
Interprétation$E = 2 \times 0{,}05 = 0{,}1$ kWh, soit $0{,}025$ € : chauffer juste la quantité d'eau nécessaire fait des économies.

3. Économiser l'énergie

Attention · Gestes utiles

Éteindre les appareils en veille, choisir des appareils de classe énergétique élevée, utiliser des LED, régler les thermostats, couvrir les casseroles, dégivrer les congélateurs.

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1

Lire une plaque

★☆☆

Que signifient $230$ V et $3\,500$ W sur la plaque du four ?

FOUR ÉLECTRIQUE230 V ~ 50 Hz3 500 WN° 45-1207 IP 20CE
Plaque signalétique d'un four.
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15

Atelier

★★★

Un atelier utilise un compresseur de $2{,}2$ kW pendant $3$ h et un poste de soudure de $4$ kW pendant $1{,}5$ h. Énergie et coût à $0{,}20$ €/kWh ?

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16

Lave-linge

★★☆

Un lave-linge consomme $0{,}8$ kWh par cycle à $40\,{}^\circ\text{C}$ et $0{,}5$ kWh à $30\,{}^\circ\text{C}$. Économie annuelle pour $200$ lavages ?

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