La puissance électrique – exercices corrigés 3AC
📝Exercice 1 : Définitions essentielles
📚Termes à définir :
Puissance électrique (P)
🏷️ Unité : Le watt (W). On utilise aussi : kilowatt (kW = 1000 W), mégawatt (MW = 10⁶ W).
Tension nominale
Puissance nominale
Intensité nominale
Loi d’Ohm
Résistance électrique (R)
Caractéristique d’un conducteur ohmique
Puissance totale consommée (installation domestique)
⚠️ Sécurité : Si Ptotale dépasse Pmax = U × Imax, le disjoncteur coupe le courant pour éviter un incendie.
Puissance électrique (W) = Tension (V) × Intensité (A) | Loi d’Ohm : U = R × I | Les caractéristiques nominales sont les valeurs écrites sur l’appareil.
❓Exercice 2 : Vrai ou Faux
⚡Affirmations à évaluer sur la puissance électrique :
La puissance électrique se note \( P \) et son unité est le watt (W).
VRAI
FAUX
La relation \( P = U \times I \) est valable en courant continu pour tous les appareils électriques.
VRAI
FAUX
La tension nominale d’un appareil est la tension sous laquelle il fonctionne normalement.
VRAI
FAUX
Un kilowatt (kW) équivaut à \( 10^{-3} \) W.
VRAI
FAUX
Si on double la tension aux bornes d’un appareil, sa puissance consommée double aussi (courant constant).
VRAI
FAUX
Le fusible protège l’installation électrique en coupant le courant quand l’intensité devient trop élevée.
VRAI
FAUX
La puissance totale consommée dans une maison est égale à la somme des puissances de tous les appareils branchés (même éteints).
VRAI
FAUX
Un mégawatt (MW) équivaut à \( 10^6 \) watts.
VRAI
FAUX
Si la puissance totale dépasse \( P_{max} = U \times I_{max} \), le disjoncteur coupe le courant pour éviter un incendie.
VRAI
FAUX
En courant alternatif, la relation \( P = U \times I \) est toujours valable pour n’importe quel appareil.
VRAI
FAUX
✏️Exercice 3 : Compléter les phrases à trous
📝Liste des mots disponibles :
watt (W)
kilowatt (kW)
P = U × I
tension nominale
puissance nominale
intensité nominale
fusible
disjoncteur
I = P/U
U = P/I
somme
Pmax = U × Imax
voltage
ampère (A)
volt (V)
🔤Phrases à compléter :
La __________ est une grandeur physique qui renseigne sur l’importance de l’effet produit par un appareil électrique. Son unité est le __________.
En courant continu, la puissance électrique consommée par un appareil est donnée par la formule __________, où \( P \) est en watts, \( U \) en __________ et \( I \) en __________.
La __________ d’un appareil est la tension sous laquelle il fonctionne normalement. La __________ est la puissance consommée dans ces conditions.
L’__________ est l’intensité du courant qui traverse un appareil lorsqu’il fonctionne sous sa tension nominale. On peut la calculer avec la formule __________.
Un __________ est un dispositif de protection qui coupe le courant quand l’intensité devient trop élevée. Le __________ remplit la même fonction mais peut être réarmé.
La puissance totale consommée dans une installation domestique est égale à la __________ des puissances de tous les appareils qui fonctionnent simultanément.
La puissance maximale supportée par une installation est donnée par la formule __________. Si elle est dépassée, le disjoncteur coupe le courant.
Pour calculer la tension lorsqu’on connaît la puissance et l’intensité, on utilise la formule __________.
1 __________ = 1000 W. C’est une unité souvent utilisée pour exprimer la puissance des appareils domestiques.
En courant alternatif, la formule \( P = U \times I \) n’est valable que pour les appareils de __________ (chauffage).
⚡Exercice 4 : Applications de la formule \( P = U \times I \)
🔧Problèmes à résoudre :
Une lampe porte les indications (12 V – 36 W). Calcule l’intensité du courant qui traverse cette lampe lorsqu’elle fonctionne normalement.
Un fer à repasser de puissance 1100 W fonctionne sous une tension de 220 V. Quelle est l’intensité du courant qui le traverse ?
Un radiateur électrique est traversé par un courant de 4,5 A sous une tension de 220 V. Calcule sa puissance électrique.
Un téléviseur a une puissance de 150 W et fonctionne sous 220 V. Calcule l’intensité du courant. Quel fusible choisir parmi (0,5 A – 0,68 A – 1 A – 1,5 A) ?
Dans une maison, on utilise simultanément : un four (2000 W), un lave-linge (1500 W) et 5 lampes de 60 W chacune. La tension du secteur est 220 V et le disjoncteur supporte 20 A. Y a-t-il un risque de coupure ?
Une lampe de poche utilise une pile de 4,5 V et l’ampoule a une puissance de 0,9 W. Quelle est l’intensité du courant ?
Un moteur électrique est traversé par un courant de 2,5 A et sa puissance est de 575 W. Quelle tension est appliquée à ses bornes ?
Un four électrique de puissance 2200 W fonctionne sous 220 V. Calcule l’intensité nominale. Quel fusible choisir parmi (8 A – 9 A – 10 A – 11 A) ?
\( P = U \times I \) → \( I = \frac{P}{U} \) → \( U = \frac{P}{I} \)
💡Exercice 5 : Calcul de puissance électrique
Cet exercice permet de calculer la puissance électrique consommée par une lampe à partir de différentes données.
On lit sur une lampe les caractéristiques suivantes : (6 V – 100 mA). Calculer la puissance consommée par la lampe.
Une lampe de résistance \( R = 60 \, \Omega \) est traversée par un courant continu d’intensité \( I = 0,1 \, \text{A} \). Calculer la puissance consommée par la lampe.
📌 Formules à utiliser :
\( P = U \times I \) |
\( P = R \times I^2 \) |
\( P = \frac{U^2}{R} \)
⚡ P en watts (W) | U en volts (V) | I en ampères (A) | R en ohms (Ω)
💡Exercice 6 : Caractéristiques d’une lampe
On lit sur une lampe les valeurs suivantes : (12 V – 45 W).
Que signifient les deux valeurs notées sur la lampe ?
Calculer l’intensité du courant \( I \) lorsque le fonctionnement de la lampe est normal.
En utilisant la loi d’Ohm, calculer la résistance électrique de cette lampe.
💡Exercice 7 : Puissance électrique d’une lampe
Karim veut déterminer expérimentalement la puissance reçue par une lampe. Pour cela, il a réalisé le montage ci-dessous.
Schématise le circuit (refaire le schéma sur votre copie avec les symboles normalisés).
Karim a mesuré une tension \( U = 11,8V \) aux bornes de la lampe et une intensité \( I = 0,42A \). Déterminer la puissance reçue par la lampe.
La lampe porte les indications suivantes : (12V – 20W). Que signifient ces valeurs ?
La lampe va-t-elle briller normalement dans ce montage ? Justifier.
⚡Exercice 8 : Installation électrique domestique
Une installation électrique est alimentée par le secteur 220V.
Le disjoncteur de l’installation porte \( I_{max} = 10A \).
On fait fonctionner les appareils suivants :
un fer à repasser 800W, un four électrique 2,1 kW et une lampe (220V – 250mA).
Calculer \( P_{max} \) la puissance maximale supportée par l’installation.
Que représentent les indications (220V – 250mA) portées sur la lampe ?
Calculer la puissance électrique reçue par la lampe.
Parmi les fusibles suivants : 5A – 9A – 10A – 11A, lequel est adapté pour protéger le four électrique (2,1 kW) ?
Expliquer pourquoi le disjoncteur coupe le courant lorsque l’on fait fonctionner tous les appareils en même temps.
Quel est le nombre maximum de lampes pouvant fonctionner simultanément avec le fer à repasser (800W) sans coupure de courant ? Justifie ta réponse.
🏠Exercice 9 : Installation électrique domestique
Dans une installation domestique \( (220 \, \text{V}) \), une famille fait fonctionner chaque jour :
- Un téléviseur : \( I_1 = 0,4 \, \text{A} \) ; \( P_1 = 88 \, \text{W} \).
- Une machine à laver de puissance \( P_2 = 2,1 \, \text{kW} \).
- Un lustre composé de 5 lampes identiques, chaque lampe est caractérisée par une intensité nominale \( I_3 = 0,4 \, \text{A} \).
- Un chauffe-eau : \( I_4 = 4,5 \, \text{A} \) ; \( P_4 = 990 \, \text{W} \).
Calculer l’intensité du courant \( I_2 \) qui traverse la machine à laver.
Calculer la résistance \( R \) du chauffe-eau.
Calculer la puissance électrique \( P_L \) de chaque lampe du lustre, puis la puissance électrique totale du lustre \( P_3 \).
Calculer la puissance totale \( P_T \) de tous les appareils.
Sachant que le disjoncteur est réglé sur une intensité maximale \( I_{\text{Max}} = 35 \, \text{A} \), est-il possible d’utiliser simultanément tous ces appareils ? Justifier votre réponse.
La puissance électrique – exercices corrigés 3AC