Puissances échangées dans un circuit électrique

Aspects énergétiques des phénomènes électriques - Physique-Chimie Spécialité

Exercice 1 : Calculer la puissance maximale pour faire déclencher un disjoncteur (données : Tension et intensité de déclenchement)

L'installation electrique d'une maison a une tension fixe de \( 220 V \), avec un disjoncteur qui disjoncte à \( 60 A \).

Déterminer la puissance maximale consommée avant que les plombs ne sautent.
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Combien de micro-ondes réglés sur \( 700 W \) peut on utiliser simultanément ?

Exercice 2 : Calculer la puissance d'un chargeur de téléphone et sa durée de recharge (données : q, U et I)

Chrys achète une tablette dont la batterie peut stocker une charge électrique de \(q = 1\mbox{,}6 \times 10^{4}\:\text{C}\).
Il dispose de deux chargeurs qui, lorsque la batterie est en recharge, imposent à leurs bornes une tension \(U = 12\:\text{V}\).
Le \(\text{Chargeur 1}\) fait circuler un courant d'intensité \(I_1 = 1\mbox{,}1\:\text{A}\).
Le \(\text{Chargeur 2}\) fait circuler un courant d'intensité \(I_2 = 1\mbox{,}5\:\text{A}\).

Calculer la puissance \(P_1\) délivrée par le \(\text{Chargeur 1}\).

On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer la puissances \(P_2\) délivrée par le \(\text{Chargeur 2}\).

On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

On suppose que toute l'énérgie fournie par le chargeur est stockée par la batterie, sans perte.

Calculer la durée de recharge complète de la batterie avec le \(\text{Chargeur 1}\).

On donnera le résultat en \(s\) avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer la durée de recharge complète de la batterie avec le \(\text{Chargeur 2}\).

On donnera le résultat en \(s\) avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer le quotient \(\dfrac{P_2}{P_1}\).
On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs.

En réalité, une partie de l'énergie reçue par la batterie est dissipée.
En effet, la batterie possède une résistance interne \(r\).
La puissance \(P_r\) reçue par cette résistance est dissipée par effet Joule.
On note cette puissance \(P_{r1}\) lorsqu'elle provient du \(\text{Chargeur 1}\) et \(P_{r2}\) lorsqu'elle provient du \(\text{Chargeur 2}\).

Calculer le quotient \(\dfrac{P_{r2}}{P_{r1}}\).

On donnera le résultat avec 2 chiffres significatifs.
D’après les deux questions précédentes, peut-on dire que la puissance reçue par la résistance de la batterie n'est pas proportionelle à la puissance délivrée par le chargeur ?

Exercice 3 : Calculer la tension au borne d'un moteur

Un moteur éléctrique de force électromotrice de \( 12 V \) et de résistance interne \( 13 Ω \) est traversé par un courant d'intensité \( 130 mA \).

Calculer la tension aux bornes de ce moteur.
On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Le moteur fonctionne pendant \( 35 min \), calculer l'énergie électrique qu'il consomme.
On donnera la réponse en \( Wh \), avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.

Exercice 4 : Calculer intensité, tension, puissance et rendement d'un montage en série

Soit \(G\), un générateur idéal de tension.
\(G\) a une force électromotrice de \(E = 17\mbox{,}0\:\text{V}\). Il est branché en série avec deux lampes fonctionnant sous une tension \(U_L = 5\mbox{,}00\:\text{V}\) et deux dipôles ohmiques de résistance \(R = 30\mbox{,}0\:\text{Ω}\) chacun.


A l’aide de la loi des mailles, calculer l’intensité \(I\) circulant dans le circuit.

On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer la puissance fournie par le générateur de tension.

On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer la puissance reçue par une lampe.

On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Calculer la puissance reçue par un des dipôles ohmiques

On donnera le résultat avec 3 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
Le circuit étant destiné à faire fonctionner les lampes, calculer son rendement.

On donnera le résultat arrondi au pourcent près.

Exercice 5 : Calculer l'énergie annuelle produite par un barrage et le nombre d'habitants qu'il peut fournir en électricité

Le barrage de Verbois a une puissance installée totale de \( 100 MW \).

En considérerant qu'une année équivaut à 365 jours, estimer la production annuelle d'énergie théorique maximale de cette installation.
On donnera la réponse en \( GWh \), l'unité de référence dans l'industrie, avec 2 chiffres significatifs et suivi de l'unité qui convient.
En considérant qu'un habitant consomme en moyenne \( 9400 kWh \) par an, combien d'habitants l'installation éléctrique peut elle fournir en éléctricité ?
On donnera la réponse arrondie au millier d'habitants.
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