PARTIE A : LA CHIMIE, SCIENCE DE LA TRANSFORMATION DE LA MATIERE

1. PARTIE A : LA CHIMIE, SCIENCE DE LA TRANSFORMATION DE LA MATIERE PARTIE B ENERGIE ELECTRIQUE ET CIRCUITS ELECTRIQUES EN « ALTERNATIF » 12 semaines

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

3. I Les transformations d’énergie 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. 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) James Prescott Joule 1818 - 1889 physicien britannique

4. ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE THERMIQUE

5. ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE RAYONNANTE ENERGIE THERMIQUE

6. ENERGIE ELECTRIQUE ENERGIE MECANIQUE ENERGIE THERMIQUE

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

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 2.1 En courant continu A V Watt (W) James Watt 1736-1819 Physicien Ecossais

13. 2.2 En courant alternatif V A Watt (W)

14. Application numérique : 0,013 A = 1,3 mA 250 V 0,15 W 0,02 A = 20 mA Il faut CONVERTIR ! 64 000 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 : Itotale = I1 + I2 Dans un circuit en dérivation on a U1 = U2 = Ugéné Puissances mises en jeu : P1 = U1 x I1 P2 = U2 x I2 Ptot = Ugéné x Itotale Ainsi Ptot = Ugéné x (I1 + I2) = Ugéné x I1 + Ugéné x I2 D’où Ptot = U1 x I1 + U2 x I2 = P1 + P2 Dans un circuit en dérivation, les puissances consommées s’ajoutent.

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

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 s W Joule(J)

21. Application numérique : 660 J 0,004 s = 4 ms 6 W 0,5 s Il faut CONVERTIR ! 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 h W Watt-heure(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 ÷ 3600 ÷ 60 ÷ 60 Temps en min Temps en h Temps en s × 60 × 60 × 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 = 11565 s = 3,2 h

27. Exercices Puissance Synthèse