V VIDYALAYA · Soutien scolaire
Physique-Chimie3eL'energie et ses conversionsExercices + corrigé

Puissance électrique — Exercices

De l'application directe au problème de la vie quotidienne. Corrigé en fin de fiche.
⏱ ~25 min✎ Calculatrice autorisée
1Calcul direct de P/ 3 pts
Calcule la puissance électrique de chaque appareil.
  1. Une bouilloire : $U = 230\,\text{V}$, $I = 8\,\text{A}$.
  2. Un téléphone en charge : $U = 5\,\text{V}$, $I = 2\,\text{A}$.
  3. Une ampoule LED : $U = 230\,\text{V}$, $I = 0{,}04\,\text{A}$.
2Retrouver U ou I/ 4 pts
Utilise la relation $P = U \times I$ pour calculer la grandeur manquante.
  1. Un grille-pain : $P = 850\,\text{W}$, $U = 230\,\text{V}$. Calcule $I$.
  2. Un chargeur d'ordinateur : $P = 45\,\text{W}$, $I = 3\,\text{A}$. Calcule $U$.
  3. Un fer à friser : $P = 138\,\text{W}$, $U = 230\,\text{V}$. Calcule $I$.
3Comparer deux ampoules/ 4 pts

Deux ampoules sont branchées sous $U = 230\,\text{V}$. L'ampoule A (incandescente) affiche $P_A = 60\,\text{W}$ ; l'ampoule B (LED) affiche $P_B = 9\,\text{W}$.

  1. Calcule l'intensité $I_A$ traversant l'ampoule A.
  2. Calcule l'intensité $I_B$ traversant l'ampoule B.
  3. Calcule le rapport $P_A \div P_B$ et conclure sur l'économie d'énergie réalisée.
4Énergie consommée/ 4 pts

Un sèche-cheveux porte l'étiquette « 230 V — 2 000 W ». Il fonctionne pendant $t = 6\,\text{min}$.

  1. Calcule l'intensité $I$ qui le traverse.
  2. Convertis la durée $t$ en secondes.
  3. Calcule l'énergie électrique $E = P \times t$ consommée (résultat en joules).
5Problème — Deux radiateurs/ 5 pts

Deux radiateurs sont branchés sous $U = 230\,\text{V}$. Le radiateur R1 est traversé par $I_1 = 6{,}5\,\text{A}$ ; le radiateur R2 affiche $P_2 = 2\,000\,\text{W}$. Les deux fonctionnent simultanément pendant $t = 2\,\text{h}$.

  1. Calcule la puissance $P_1$ du radiateur R1.
  2. Lequel des deux radiateurs est le plus puissant ?
  3. Convertis $t = 2\,\text{h}$ en secondes.
  4. Calcule l'énergie totale $E_{\text{tot}} = (P_1 + P_2) \times t$ en joules, puis convertis en kWh (rappel : $1\,\text{kWh} = 3\,600\,000\,\text{J}$).
Corrigé détaillé
1Calcul direct de P
a) \(P = U \times I = 230 \times 8 =\) \(1\,840\,\text{W}\)
b) \(P = U \times I = 5 \times 2 =\) \(10\,\text{W}\)
c) \(P = U \times I = 230 \times 0{,}04 =\) \(9{,}2\,\text{W}\)
2Retrouver U ou I
a) \(I = \dfrac{P}{U} = \dfrac{850}{230} \approx\) \(3{,}70\,\text{A}\)
b) \(U = \dfrac{P}{I} = \dfrac{45}{3} =\) \(15\,\text{V}\)
c) \(I = \dfrac{P}{U} = \dfrac{138}{230} =\) \(0{,}6\,\text{A}\)
3Comparer deux ampoules
a) \(I_A = \dfrac{P_A}{U} = \dfrac{60}{230} \approx\) \(0{,}26\,\text{A}\)
b) \(I_B = \dfrac{P_B}{U} = \dfrac{9}{230} \approx\) \(0{,}039\,\text{A}\)
c) \(\dfrac{P_A}{P_B} = \dfrac{60}{9} \approx 6{,}7\) \(\text{La LED consomme environ 6,7 fois moins.}\)
4Énergie consommée
a) \(I = \dfrac{P}{U} = \dfrac{2\,000}{230} \approx\) \(8{,}70\,\text{A}\)
b) \(t = 6 \times 60 =\) \(360\,\text{s}\)
c) \(E = P \times t = 2\,000 \times 360 =\) \(720\,000\,\text{J}\)
5Problème — Deux radiateurs
a) \(P_1 = U \times I_1 = 230 \times 6{,}5 =\) \(1\,495\,\text{W}\)
b) \(P_1 = 1\,495\,\text{W} \lt P_2 = 2\,000\,\text{W}\) \(\text{R2 est le plus puissant.}\)
c) \(t = 2 \times 3\,600 =\) \(7\,200\,\text{s}\)
d) \(E_{\text{tot}} = (1\,495 + 2\,000) \times 7\,200 = 3\,495 \times 7\,200 = 25\,164\,000\,\text{J} \quad \Rightarrow \quad \dfrac{25\,164\,000}{3\,600\,000} \approx\) \(6{,}99\,\text{kWh} \approx 7\,\text{kWh}\)