Sur une nouvelle feuille, créez un chapitre NRJ4 intitulé « Énergie, puissance et rendement » puis faire l’activité 1.
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Activité à rechercher avant de venir en cours
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Activité 1 : Le rendement
Visionnez la vidéo ci-dessous puis répondez par écrit dans votre cours aux questions ci-dessous :
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1° Recopier l’énoncé du 1er principe de la thermodynamique
2° D’après cette vidéo, quel est le rendement d’une moto (en %) ? :
3° Dans un moteur, sous quelle forme l’énergie est-elle perdue ?
4° Si on écrit mathématiquement que le Rendement = Énergie utile / Énergie fournie :
- a) Pour une moto, sous quelle forme se trouve l’énergie utile ? : (voir entre 1min45 et 1min55)
- b) Pour une moto, sous quelle forme se trouve l’énergie fournie ? : (voir entre 1min45 et 1min55)
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5° Recopie et complète le diagramme de transformation d’énergie ci-dessous avec les noms des formes d’énergies.
Remarque : L’énergie fournie est à placer à l’entrée sur ce schéma, l’énergie utile est à la sortie. Par convention, les pertes sont toujours figurées vers le bas.
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Autres activités qui seront faites en classe
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Activité 2 : Diagramme énergétique avec les puissances
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1° Représentation de la chaine énergétique
On trouve un diagramme analogue à celui des énergies (voir Activité 1)
2° Question d’arithmétique :
Si les pertes de puissance pour une moto de course sont égales à 60 %. Combien reste-t-il de puissance utile (en %) pour la moto ?
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3° Deux définitions pour le rendement
3.a) en utilisant les puissances :
Traduisez en langage mathématique la définition suivante :
« Le rendement correspond au rapport entre la puissance utile et la puissance fournie »
Mathématiquement on écrit donc :
Rendement = Puissance ……… / Puissance ………
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3.b) en utilisant les énergies :
Remarque : la même relation existe avec les énergies.
Traduisez en langage mathématique la définition suivante :
« Le rendement correspond au rapport entre l’énergie utile et l’énergie fournie »
Mathématiquement on écrit donc :
Rendement = Énergie ……… / Énergie ………
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Activité 3 : L’unité de la puissance : Le Watt
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Visionnez la vidéo ci-dessous puis répondez par écrit dans votre cours
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1° Connaitre les unités
De quelle grandeur électrique le Watt est-il l’unité ?
A SAVOIR : Les initiales S.I désignent le Système International d’unités
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2° Savoir lire les valeurs nominales :
Observer la photo ci-dessous et utiliser la souris pour pointer sur les informations
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2a) D’après le constructeur de cette ampoule, quelle est la tension recommandée pour une bonne utilisation (utiliser la souris pour pointer sur les informations) ?
2b) De même, quelle est l’intensité recommandée pour une bonne utilisation ?
2c) En déduire ce que signifie « nominale » dans l’expression « valeur nominale » (Rédiger).
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Activité 4 : La puissance électrique, la tension électrique et l’intensité électrique
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1° Réaliser des mesures
Choisit le montage correct qui permet de mesurer la puissance de la lampe à partir des valeurs de U et de I.
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Rappel de 4eme : Un Voltmètre se branche en dérivation. Un ampèremètre se branche en série.
Quelles grandeurs ont-elles ainsi été mesurées grâce à ce circuit ?
2° Faire la manipulation sur une animation
Accéder à l’animation interactive en cliquant sur l’image (Autoriser l’activation d’Adobe flash si demandé).
A la maison : Si vous ne parvenez pas à utiliser l’animation, vous pouvez accéder à une version exécutable (Windows), ou Mac, ou vidéo à partir du site « PCCL ». Pour y accéder, cliquez sur le lien suivant : « PUISSANCE ÉLECTRIQUE / COUPE-CIRCUIT / SURINTENSITE«
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Répondez ensuite aux questions suivantes, par écrit, sur votre feuille :
2.a) Réaliser le circuit avec la 1ère lampe (= celle du haut) (voir photo ci-dessus).
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2;b) Noter la valeur I1 de l’intensité électrique indiquée par l’ampèremètre : I1 = …
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3° Relation entre Puissance, Tension et Intensité
Pour chacune des 2 lampes, on peut lire la puissance nominale indiquée sur les supports (voir photo) : Puissance : P = 6 Watt et tension : U = 12 V.
Quelle est la relation ci-dessous compatible avec les mesures. (Essayer chacune des relations de la question ci-dessous – Arrondir le résultat).
Choisir :
P = U / I ou P = I / U ou P = U × I
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4° Analyser
Réaliser le montage en utilisant cette fois-ci la 2ième lampe (= celle du bas).
Noter la valeur I2 de l’intensité électrique : I2 = …
Refaites alors le calcul de la puissance P1 (sans arrondir le résultat) pour la 1ère lampe puis calculer P2 pour la 2ième.
Comparez ces résultats : Laquelle des 2 lampes est, en fait, légèrement plus puissante que l’autre ?
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Activité 5 : Les relations équivalentes entre P, U et I
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Trouver les relations mathématiquement équivalentes à la relation trouvée précédemment
Indication : Pensez à utiliser une méthode facile pour passer d’une formule à l’autre basée sur les habitudes de calculs comme ci-dessous :
6 = 3 × 2 soit 3 = 6 /2 soit aussi 2 = 6 / 3
Utilise la règle des opérations inverses pour trouver les relations équivalentes correctes.
P = U × I soit U = …./… soit aussi I = …/…
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Activité 6 – Je révise pour le brevet : La sécurité électrique dans une habitation
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1° Puissances nominales
Zoomer sur les images ci-dessous pour lire la puissance de chacun des 2 fers à repasser.
Notez-les : P(Singer) = … et P(Bosch) = …
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2° Calculer
Indication : A la maison, la tension de toutes les prises classiques est U = 220 V.
Calculer l’intensité I pour chacun des fers à repasser : ISinger = … et IBosch = ….
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3° Exploiter un document
Zoomer sur l’image suivante pour bien voir les intensités maximales supportées par les fusibles des lignes 1 à 7 (numérotées de gauche à droite) du tableau électrique tel qu’on peut en trouver un chez soi.
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3.1° Sur quelles lignes peut-on brancher le fer « Bosch » ? (justifier)
3.2° Sur quelles lignes peut-on brancher le fer « Singer » ? (justifier)
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4° Interpréter
Que peut-il se passer si vous vous trompez de ligne ?
Aide : Vous pouvez vous aidez en réalisant le montage ci-dessous en réutilisant l’animation de l’activité 5. Observez la surintensité qui provoque l’échauffement puis la rupture du fusible.
Justifier votre réponse.
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5° Le court-circuit
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Indiquez le trajet le plus facile qui va être suivit par le courant électrique.
Pourquoi parle-t-on dans ce cas de « court-circuit » ?
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6° Conclusion :
Faites une phrase pour expliquer quel est le rôle d’un fusible ?
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Bilan
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Corrigés
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Corrigés déjà accessibles :
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