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
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
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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Exercices corrigés
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Lire une plaque
★☆☆Que signifient $230$ V et $3\,500$ W sur la plaque du four ?
Unités
★☆☆Unités de la puissance et de l'énergie électrique (au quotidien) ?
Calcul de puissance
★☆☆Un appareil absorbe $5$ A sous $230$ V. Puissance ?
Calcul d'intensité
★★☆Un sèche-cheveux de $2\,070$ W sous $230$ V. Intensité ?
Énergie
★☆☆Énergie consommée par un radiateur de $1\,500$ W pendant $4$ h ?
Coût
★☆☆Coût de $6$ kWh à $0{,}25$ €/kWh ?
Durée en minutes
★★☆Énergie d'un four micro-ondes de $800$ W pendant $15$ min ?
Facture mensuelle
★★☆Le four du cours fonctionne $6$ h par jour pendant $22$ jours. Coût mensuel ?
Disjoncteur
★★☆Un circuit protégé par un disjoncteur de $16$ A peut-il alimenter un four de $3\,500$ W et une bouilloire de $2\,000$ W en même temps ?
Puissance maximale
★★☆Puissance maximale sur une prise de $16$ A sous $230$ V ?
Comparer deux lampes
★★☆Une lampe halogène de $40$ W est remplacée par une LED de $5$ W. Économie pour $1\,000$ h ?
Veille
★★☆Une box consomme $10$ W en permanence. Énergie et coût sur une année ?
Expérience
★☆☆Vérifier l'énergie consommée par la bouilloire de l'expérience.
Joules
★★☆Convertir $0{,}1$ kWh en joules.
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 ?
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 ?
Éco-gestes
★☆☆Citer trois gestes pour économiser l'électricité en cuisine.
Puissance et durée
★★☆Avec $1$ kWh, combien de temps fonctionne un ventilateur de $50$ W ?
Classe énergétique
★☆☆Que permet l'étiquette énergie d'un appareil ?
Vrai ou faux
★★☆a) Le kWh est une unité de puissance. b) $P = U \times I$. c) Un appareil en veille ne consomme rien.
Vérifier
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