Sciences Physiques3èmeThème 2 : L'électricité domestiqueFiche je sais je ne sais pas de 3ème activités 2-1 et 2-2 › Correction de la fiche de 3ème activités 2-1 et 2-2

 

 

Est-ce que je sais... S'entrainer

 

Deux  radiateurs électriques  à résistance chauffent un petit studio. Le 1er a une puissance électrique maximale de 1800W et le second a une puissance de 1200W L’installation électrique est protégée par un fusible de 20A.

 

On représente les radiateurs par des résistances chauffantes.

radiateur

Les questions ci-dessous sont pour but de déterminer si le fusible est  suffisant lorsque les radiateurs fonctionnent à pleine puissance...

radiateur

…trouver la tension aux bornes de dipôles en dérivation ?

Trouvez la tension aux bornes des deux radiateurs à l'aide d'une loi de l'électricité.

Si des dipôles sont en dérivations  alors ils sont tous soumis à la même tension (Loi d’égalité des tensions/rappel de 4ème). Les radiateurs sont en dérivation. Ils sont donc tous les deux soumis à la même  tension de 230V

...trouver l’intensité du courant électrique qui traverse un appareil connaissant sa puissance et la tension à laquelle il est soumis ?

Trouvez l'intensité du courant qui traverse chaque radiateur.

Notations
P : Puissance du radiateur
U : Tension à laquelle est soumis   le radiateur
I : Intensité du courant qui traverse un radiateur
 

P=U.I   I= P  
U
Pour le 1er radiateur : I= 1800   I=7,8A
230    
Pour le 2èmeradiateur : I= 1200   I=5,2A
230    

 

…calculer l’intensité qui traverse la branche principale connaissant les intensités des branches dérivées ?

Trouvez l'intensité du courant électrique qui traverse le fusible à l'aide d'une loi de l'électricité que vous connaissez.

circuit_intensité

 

D’après la loi d’additivité des intensités :
I=I1+I2
I=7,8A+5,2A
I=13A

…comment fonctionne un coupe-circuit ?

Le fusible tiendra-t-il ? Justifiez votre réponse à l'aide de la valeur de l'intensité que vous venez de calculer ci-dessus.
Par effet Joules, le fusible convertit l'énergie électrique en énergie thermique. La température du fusible augmente donc avec l'intensité du courant électrique. Si l’intensité du courant électrique qui parcourt le fusible dépasse 20A alors le fusible fond et coupe le circuit. Or,le fusible est sur la branche principale. Il est traversé par un courant électrique de 13A ce qui est inférieur à 20A.   Le circuit n’est donc pas coupé

 

…calculer l’énergie électrique transformée par un appareil fonctionnant pendant une durée donnée ?


        Calculez l’énergie électrique utilisée par  les radiateurs de 1800W  et de 1200W en 12 heures de fonctionnement. Vous exprimerez le résultat en Joules et en kW.h.

E : énergie consommée par le radiateur

P : Puissance du radiateur

t : durée de fonctionnement du radiateur

t=12h=43200s
E=P.t

Pour le 1er radiateur en joules:
E=1800×43200
E=77 760 000J=77 760kJ

Pour le 1er radiateur en kW.h :       P=1800W=1,8kW
E=1,8kW×12h
E=21,6kW.h

 

Pour le 2ème radiateur en joules:
E=1200×43200
E=51 840 000J=51 840kJ

Pour le 2ème radiateur  en kW.h :    P=1200W=1,2kW
E=1,2kW×12h
E=14,4kW.h

… résoudre un problème impliquant une situation de proportionnalité ?

EDF facture 0,16euros le kW.h. Calculez le coût pour le fonctionnement des radiateur en pleine puissance pendant 12h00.

Si on additionne l'énergie utilisée par les  deux radiateurs en 12h00 on obtient: 21,6kW.h+14,4kW.h=36kW.h

Coût (en euros)

Energie (en kW.h)

0,16

1

5,76

36

 

                    Il faut faire le produit en croix.

 

0,16X36 =5,76euros
1

…reconnaitre différentes formes d’énergie ?

Associez une ou plusieurs formes d’énergie aux objets ci-dessous à l’aide des observations.

Objet étudié Lampe Câble électrique Le ventilateur L’eau du chaudron La pile

 lampe
source:Pixabay.com

câbles
source:Pixabay.com
 Ventilateur
source:Pixabay.com
 Chaudron
source:Pixabay.com

Pile

Observations

La lampe reçoit de l’électricité
Elle émet de la lumière.
Elle augmente sa température.

 

Un courant électrique  traverse les câbles.

Leur  température augmente

 

Un courant électrique circule dans le circuit du ventilateur.

L’hélice tourne.

Le température du ventilateur augmente légèrement

La température  de l’eau augmente

Des transformations chimiques se produisent (la pile change de composition).

Fait circuler de l’électricité.

 

Energie

Energie électrique convertie en énergie thermique et lumineuse

Energie électrique convertie en énergie thermique

Energie électrique convertie en énergies thermique et mécanique

Energie thermique

Energies chimique et électrique

 

…faire un bilan d’énergie ?

On alimente une lampe avec un panneau solaire. Représentez dans un diagramme la chaine de transfert et de conversion d’énergies.

diagramme d'énergie
…réinvestir la loi d’ohm avec les nouvelles notions vues ? diagramme d'énergie 

Un réparateur doit changer la "résistance" d’une machine à laver. Sur la notice Il est indiqué, sur la notice, que la puissance électrique de la "résistance" est de 2500W. Trouvez la valeur de la résistance à choisir.

Aide utilisez la loi d’Ohm et la relation entre puissance tension et intensité .

Donnée : la tension du secteur est de 230V

Notations : U : tension de la « résistance », R, sa valeur, P sa puissance et I, intensité du courant qui la traverse.

D'après la loi d'Ohm : U=R.I   donc R= U
I

Nous connaissons U. Il nous manque donc I.

    donc I= P
U
Or, d'après la relation vue en cours : P=U.I   donc       I= P   I= 2500W   I=10,9A
U 230V    
 En reprenant la loi d'Ohm, il vient :    R= U   R= 230V   R=21Ω
I 10,9A