Puissance et énergie électrique - Séquence complète : 3eme Secondaire

Séquence complète pour la 3eme Secondaire en Physique-chimie sur : Puissance et énergie électrique

Thème 3 : L’énergie et ses conversions
Module 7-Les circuits électriques

Chapitre 5 – PUISSANCE ET ENERGIE ELECTRIQUE

➔ Cours pour la 3eme Secondaire : Puissance et énergie électrique

I- La puissance électrique

Activité expérimentale : Comment se calcule la puissance électrique d’un appareil ?

La puissance électrique notée P fournie (par exemple par une pile) ou reçue (par exemple un moteur) s’exprime en Watt (W) et s’obtient par la relation suivante :

P = U x I

Exemple : Four (230 V ; 12 A) P=230 x 12 = 2760 W

Cette relation n’est valable qu’avec un courant continu ou pour des appareils résistifs (résistances, four…) en courant alternatif.
La puissance électrique indiquée sur un appareil correspond à la puissance électrique qu’il reçoit ou émet en fonctionnement normal, c’est-à-dire sous sa tension nominale.

On parle donc de puissance nominale.

La tension et puissance nominales sont les deux grandeurs notées sur tous les appareils électriques.

Si une lampe reçoit une puissance supérieure à sa puissance nominale (donc une forte intensité car I=P/U), elle brillera fortement et risque de griller.

Inversement, pour une puissance reçue inférieure à sa puissance nominale, l’éclat de la lampe sera faible.

II- L’énergie électrique

Activité documentaire : La facture d’électricité

Dans une maison, l’énergie électrique consommée se mesure à l’aide d’un compteur électrique. Pour la calculer, il suffit de soustraire l’indication du compteur à celle d’une période antérieure que l’on retrouve sur notre facture.

Activité documentaire : De quoi dépend l’énergie électrique ?

L’énergie électrique notée E consommée ou produite par un appareil de puissance nominale P pendant une durée Δt est donnée par la relation :

E = P x t

Son unité est le Joule (J) mais on utilise une unité pratique qui est le wattheure (Wh).

➔ Exercices avec les corrections pour la 3eme Secondaire : Puissance et énergie électrique

Exercice 01 :

La puissance électrique P fournie (par exemple par une pile) ou reçue (par exemple une lampe) s’exprime en …………
Cette relation n’est valable qu’avec un courant ……… ou pour des appareils résistifs (résistances, four…) en courant ………..
La puissance électrique indiquée sur un appareil correspond à ………………c’est-à-dire sous sa tension ………..
Dans une installation domestique, l’énergie électrique consommée se mesure avec un …………..
Son unité est le ……… mais on utilise une unité pratique qui est le ……..

Exercice 02 :

Un élève passe un aspirateur de puissance 1300 W dans sa chambre, pendant 8 minutes. Calculer, en joules, l’énergie transférée à cet appareil pendant la durée du nettoyage. Exprimer ensuite ce résultat en kWh.

Ce même élève révise son chapitre de sciences physiques pour le prochain contrôle pendant 1 heure et 30 minutes. Pour cela, il s’éclaire avec une lampe de bureau de 60 W. Calculer, en kWh, l’énergie transférée à cette lampe pendant cette révision. Exprimer ensuite ce résultat en joules.
Calculer le prix de cette séance de nettoyage et de révisions sachant que le prix d’un kilowattheure est de 0,0926 €.

Exercice 03 :

Ce même élève fait fonctionner son téléviseur 275 jours par an à raison de 3 heures par jour. Il le laisse en veille le reste du temps, c’est à dire 21 heures par jour pendant 275 jours et 24 heures par jour pendant les 90 jours restant dans l’année. La puissance du téléviseur est de 100 W quand il fonctionne et de 20 W quand il est en veille.

1) Calculer la quantité d’énergie transformée par le téléviseur en fonctionnement pendant une année.

2) Calculer la quantité d’énergie transformée par le téléviseur en veille pendant une année.

3) En déduire le coût de l’économie réalisée qu’il réaliserait chaque année en éteignant son téléviseur sachant que le prix du kilowattheure est de 0,0926 €.

➔ Activité expérimentale avec les corrections pour la 3eme Secondaire : Comment se calcule la puissance électrique d’un appareil ?

Descriptif : Dans cette activité, les élèves découvrent la notion de puissance électrique et comment elle se détermine.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Utiliser la langue française pour rendre compte
D2 : Mobiliser des outils numériques
• Utiliser des outils d’acquisition
D4 : Concevoir, créer, réaliser
• Concevoir et réaliser un dispositif de mesure ou d’observation

Connaissances et compétences associées
La puissance électrique

Prérequis : Le circuit électrique simple/Multimètre

Nature de la ressource : Activité expérimentale et construction de connaissances

Situation de départ :

Julien est dans un magasin et veut acheter une ampoule pour sa lampe de cuisine.

Il n’arrive pas à trouver la tension nominale de la lampe qu’il veut acheter.

Le vendeur lui a tout de même donné sa puissance (3 W) et l’intensité du courant électrique qui doit la traverser (0,25 A).

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 3eme Secondaire : La facture d’électricité

Descriptif : Dans cette activité, les élèves découvrent comment est mesurée l’énergie électrique facturée.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Utiliser la langue française pour rendre compte

Connaissances et compétences associées
L’énergie électrique

Prérequis : /

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

A quelle durée de consommation cette facture correspond-elle ?

➔ Activité documentaire avec les corrections pour la 3eme Secondaire : De quoi dépend l’énergie électrique ?

Descriptif : Dans cette activité, les élèves découvrent le calcul de l’énergie électrique.

Compétences travaillées/évaluées :
D1 : Pratiquer des langages
• Lire et comprendre des documents scientifiques
• Utiliser la langue française pour rendre compte
• Passer d’une forme à une autre
D4 : Pratiquer des démarches scientifiques
• Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observation

Connaissances et compétences associées
L’énergie et la puissance électrique

Prérequis : puissance électrique

Nature de la ressource : Activité documentaire et construction de connaissances

Situation de départ :

On fait chauffer de l’eau dans une casserole à l’aide d’une plaque chauffante de puissance nominale 1500 W. La prise électrique de la plaque est reliée à un compteur électrique afin de relever la consommation de la plaque pendant un temps t.

On allume la plaque et on l’éteint deux heures plus tard.

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