61 exercices pour t'entraîner sur Puissance et énergie électrique en 4ᵉ, du QCM à la démonstration. 20 corrigés en détail ci-dessous. Revoir le cours.
Quelle est l'unité de la puissance électrique ?
C
La puissance électrique se mesure en watts, de symbole W. Elle indique l'énergie consommée chaque seconde par un appareil.
Si tu as répondu A ou B, tu as donné l'unité de la tension (le volt) ou de l'intensité (l'ampère), les deux grandeurs des chapitres 8 et 7. Si tu as répondu D, le joule est l'unité de l'énergie, pas de la puissance. Retiens : tension en V, intensité en A, puissance en W.
Quelle relation permet de calculer la puissance électrique d'un appareil ?
B
La puissance est le produit de la tension par l'intensité : , avec en volts, en ampères et en watts.
Si tu as répondu A ou D, tu as additionné ou soustrait deux grandeurs qui ne s'additionnent pas : un volt et un ampère ne se cumulent pas. La relation est bien une multiplication. Astuce mémo : « PUISsance = U fois I ».
Une lampe est traversée par une intensité A sous une tension V. Quelle est sa puissance, en watts ?
24 W
Tu appliques directement W.
Si tu as trouvé W, tu as divisé au lieu de multiplier. La puissance est un produit : . Vérifie toujours que tu multiplies des volts par des ampères pour obtenir des watts.
Quelle relation permet de calculer la puissance d'un appareil à partir de la tension à ses bornes et de l'intensité qui le traverse ?
B
La puissance est le produit de la tension par l'intensité : , avec en volts, en ampères et en watts. C'est la relation reine qui réunit les trois grandeurs des chapitres 7, 8 et 9.
Si tu as répondu A ou D, tu as additionné ou soustrait deux grandeurs qui ne s'additionnent pas : des volts et des ampères ne se combinent que par un produit. Si tu as répondu C, tu confonds avec la relation , qui sert à retrouver l'intensité, pas la puissance. Mémo : pour des watts, on multiplie des volts par des ampères.
Un fer à repasser de puissance W est branché sur le secteur, sous une tension V. Quelle est l'intensité du courant qui le traverse, en ampères ?
5 A
Tu réarranges la relation pour isoler l'intensité : A.
Si tu as multiplié au lieu de diviser, tu as obtenu un nombre énorme : quand on cherche et qu'on connaît et , c'est toujours une division. Mémo : , comme tu retrouvais une durée par au chapitre 6.
Salma lit sur l'étiquette de son sèche-cheveux : « V — W ». Cette petite étiquette gravée sur l'appareil, qui donne sa tension et sa puissance de fonctionnement, s'appelle la plaque signalétique. Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. La plaque signalétique est l'étiquette gravée ou collée sur chaque appareil ; elle indique ses valeurs nominales, c'est-à-dire la tension et la puissance pour lesquelles il est prévu de fonctionner correctement.
Connaître la plaque, c'est pouvoir tout calculer : à partir de « V — W », tu retrouves même l'intensité nominale par . Mémo : plaque signalétique = la carte d'identité électrique de l'appareil.
Sur la plaque signalétique d'un radiateur de Karim, à Fès, on lit « V — W ». Que représente le nombre W ?
C
Le nombre W est la puissance nominale : la puissance que consomme l'appareil lorsqu'il fonctionne sous sa tension prévue. Le V, lui, est la tension nominale.
Si tu as répondu A, tu as inversé : la tension est le V (en volts), pas le W (en watts). Si tu as répondu D, attention, l'énergie dépend du temps de fonctionnement et se mesure en joules ou en kWh, pas en watts. Mémo : sur une plaque, V = tension, W = puissance.
Quelle relation permet de calculer l'énergie électrique consommée par un appareil ?
A
L'énergie consommée est le produit de la puissance par la durée de fonctionnement : . Plus un appareil est puissant et plus il fonctionne longtemps, plus il consomme.
Si tu as répondu C, c'est la relation de la puissance (), pas de l'énergie : elle ne fait pas intervenir le temps. Si tu as répondu B ou D, retiens qu'une énergie est un produit puissance × temps, jamais une division ni une somme. Mémo : donne la puissance, puis donne l'énergie.
Dans le système international, le joule (symbole J) est l'unité légale de l'énergie. Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. Le joule (J) est l'unité légale d'énergie : dans , si est en watts et en secondes, alors est en joules. Autrement dit, W pendant s consomme J.
Le joule est parfait pour la physique, mais peu maniable pour la vie courante : une heure de four représente déjà J. C'est pourquoi la facture d'électricité préfère le kilowattheure. Mémo : joule = unité légale ; kilowattheure = unité pratique de la facture.
Sur sa facture de l'ONEE, Amine voit que sa consommation est comptée dans une certaine unité d'énergie. Quelle est l'unité utilisée par la facture d'électricité ?
D
La facture d'électricité compte l'énergie consommée en kilowattheures (kWh). C'est l'unité pratique pour mesurer la consommation d'une maison sur un mois.
Si tu as répondu A, le watt est l'unité de la puissance, pas de l'énergie : il dit ce qu'on consomme par seconde, pas en tout. Le volt et l'ampère mesurent la tension et l'intensité. Mémo : la facture facture des kWh, et le coût vaut énergie (kWh) × prix du kWh (dh).
Yasmine a consommé kWh avec son chauffe-eau. Combien cela fait-il en wattheures (Wh) ?
2500 Wh
Comme « kilo » signifie mille, on a kWh Wh. Pour passer des kWh aux Wh, on multiplie par : Wh.
Si tu as trouvé , tu as divisé au lieu de multiplier : le kilowattheure est plus gros que le wattheure, donc le nombre de wattheures doit être plus grand. Mémo : de kWh vers Wh, on multiplie par ; de Wh vers kWh, on divise par .
Karim affirme : « kilowatt vaut watts, donc kW W. » A-t-il raison ?
A
Karim a raison. Le préfixe « kilo » signifie mille, exactement comme pour les mètres et les kilomètres : kW W. Ainsi un radiateur de W est aussi un radiateur de kW.
Cette conversion est indispensable pour en kilowattheures : pour obtenir des kWh, il faut d'abord exprimer la puissance en kilowatts en divisant les watts par . Mémo : kW W, et de W vers kW on divise par .
Quand le courant électrique traverse un conducteur, celui-ci s'échauffe : il dégage de la chaleur. Comment nomme-t-on ce phénomène ?
A
Ce dégagement de chaleur provoqué par le passage du courant s'appelle l'effet Joule. Une partie de l'énergie électrique consommée est toujours transformée en énergie thermique.
Si tu as répondu C, l'effet de serre est un phénomène climatique sans rapport avec le courant électrique. Le court-circuit, lui, est une situation dangereuse, pas le nom de l'échauffement lui-même. Mémo : effet Joule = chaleur dégagée par le courant, utile dans un radiateur, subie dans un chargeur.
Dans un radiateur électrique, la chaleur dégagée par effet Joule est recherchée : c'est exactement la fonction de l'appareil. Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. Dans les appareils de chauffage — radiateur, chauffe-eau, grille-pain, fer à repasser — l'effet Joule est utile : ils sont conçus pour transformer le maximum d'énergie électrique en chaleur.
Ailleurs, dans une lampe, un chargeur ou un ordinateur, cette même chaleur est subie : c'est de l'énergie « perdue », non voulue, et c'est pour cela qu'un chargeur chauffe. Mémo : effet Joule recherché dans le chauffage, subi partout ailleurs.
À quoi servent un fusible et un disjoncteur dans une installation électrique ?
B
Le fusible et le disjoncteur sont des dispositifs de sécurité : ils coupent automatiquement le courant quand l'intensité dépasse une valeur limite. Cela évite que les fils, échauffés par effet Joule, ne provoquent un incendie. Le fusible fond et doit être remplacé ; le disjoncteur s'enclenche et peut être réarmé.
Si tu as répondu C, c'est le compteur de l'ONEE qui mesure les kWh, pas le disjoncteur. Mémo : un appareil trop puissant appelle une intensité trop grande, et le disjoncteur coupe pour protéger l'installation.
À Casablanca, l'installation d'Amine disjoncte lorsqu'il branche en même temps le four, le chauffe-eau et le sèche-cheveux. Salma en conclut : « C'est forcément une panne du disjoncteur. » A-t-elle raison ?
B
Salma a tort. Quand on branche trop d'appareils puissants en même temps, l'intensité totale dépasse le seuil et le disjoncteur coupe le courant : ce n'est pas une panne, c'est la sécurité qui fonctionne. Sans elle, les fils échauffés par effet Joule risqueraient de prendre feu.
La bonne réaction n'est pas de forcer, mais de débrancher un appareil. Mémo : un appareil trop puissant appelle trop grand, et le disjoncteur protège l'installation — un disjoncteur qui saute fait son travail.
Parmi ces appareils ménagers, lequel a la puissance la plus élevée ?
C
Le radiateur est de loin le plus puissant : avec environ W, il engloutit chaque seconde fois plus d'énergie qu'une lampe à LED de W. Les appareils de chauffage sont toujours les plus gourmands.
Garde ces ordres de grandeur en tête : une LED ou un chargeur, quelques watts ; un téléviseur, une centaine de watts ; un radiateur ou un chauffe-eau, plusieurs milliers de watts. Mémo : plus un appareil chauffe, plus sa puissance est grande, et plus il pèse sur la facture.
Une lampe de puissance W est traversée par une intensité A. Quelle est la tension à ses bornes, en volts ?
12 V
Tu réarranges pour isoler la tension : V.
Si tu as trouvé V, tu as multiplié au lieu de diviser. Quand on cherche et qu'on connaît et , c'est une division : . Mémo : les trois écritures d'une même relation sont , et .
Pour calculer le coût en dirhams de l'électricité consommée, on multiplie l'énergie (en kWh) par le prix d'un kilowattheure (en dh). Vrai ou faux ?
A
C'est vrai. Le coût se calcule par . L'ONEE facture des kilowattheures, et chaque kWh coûte un certain nombre de dirhams (par exemple dh).
Attention : on ne multiplie pas une puissance en watts par un prix, car il manquerait le temps de fonctionnement. Il faut d'abord l'énergie en kWh par , puis multiplier par le prix du kWh. Mémo : d'abord l'énergie, ensuite le coût.
Un soir d'hiver à Ifrane, Yasmine allume un radiateur électrique de puissance kW pendant h. Quelle énergie, en kilowattheures, ce radiateur a-t-il consommée ?
Le radiateur a consommé kWh.
On applique directement la relation , avec la puissance en kilowatts et le temps en heures :
La puissance est déjà donnée en kilowatts et la durée en heures : tu peux donc utiliser sans aucune conversion. Le produit donne kWh.
Si tu avais lu la puissance comme W, il aurait d'abord fallu la convertir en kW (diviser par ) avant de multiplier — sinon tu trouverais , ce qui n'a pas de sens en kWh. Mémo : pour des kilowattheures, en kW et en h. Une fois l'énergie connue, tu n'es plus qu'à une multiplication du coût en dirhams : prix du kWh.
Une guirlande à LED installée pour une fête à Fès est branchée sur le secteur ( V). Elle est traversée par une intensité mA. Quelle est sa puissance, en watts ?
Sur la plaque signalétique d'un radiateur acheté à Rabat, Yasmine lit : « V — W ». Quelle est l'intensité nominale qui traverse ce radiateur, en ampères ?
Pour chauffer son salon à Ifrane, Amine fait fonctionner un radiateur de W pendant h. Quelle énergie le radiateur consomme-t-il, en kilowattheures ?
Un four à micro-ondes de W est utilisé par Salma à Agadir pendant min pour réchauffer un plat. Quelle énergie consomme-t-il, en joules ?
À Casablanca, le chauffe-eau de Karim a une puissance de kW et fonctionne h min par jour. L'ONEE facture le kilowattheure dh. Combien coûte le fonctionnement quotidien de ce chauffe-eau, en dirhams ?
Le sèche-cheveux de Salma est branché sur le secteur ( V) et il est traversé par une intensité A. Quelle est sa puissance ?
À Tanger, la télévision de la famille d'Amine a une puissance de W et reste allumée h dans la soirée. Quelle énergie consomme-t-elle ?
Le compteur de Yasmine, à Marrakech, indique qu'un appareil a consommé kWh. À combien de wattheures cela correspond-il ?
Karim compare deux appareils sur une journée. Le réfrigérateur ( W) fonctionne h ; le fer à repasser ( W) fonctionne min. Lequel consomme le plus d'énergie ?
Pourquoi un grille-pain devient-il brûlant quand il fonctionne ?
À Casablanca, l'installation d'Amine disjoncte dès qu'il branche en même temps le four et le chauffe-eau. Quelle explication est correcte ?
À Rabat, Yasmine fait fonctionner un climatiseur de kW pendant h. L'ONEE facture le kWh dh. Combien lui coûte cet usage ?
La plaque signalétique d'un fer à repasser à Agadir indique « V — W ». Quelle intensité traverse ce fer en fonctionnement normal ?
À Tanger, Salma lit qu'une petite veilleuse consomme Wh en une nuit. Elle veut exprimer cette énergie en joules. Sachant que h s, combien vaut cette consommation en joules ?
Karim affirme : « Mon radiateur porte la mention W : cela veut dire qu'il a consommé joules en tout depuis que je l'ai branché. » A-t-il raison ?
Yasmine calcule l'énergie d'un four de W allumé h. Elle écrit : « kWh. » Le résultat kWh est-il correct ?
Amine constate qu'à Marrakech le disjoncteur saute dès qu'il branche le chauffe-eau en même temps que le four. Il en conclut : « Plus un appareil est puissant, plus l'intensité qu'il appelle est grande sous les V du secteur. » A-t-il raison ?
Salma affirme : « L'effet Joule est toujours un défaut : la chaleur dégagée par un appareil électrique est de l'énergie gaspillée. » A-t-elle raison ?
Pour estimer ce que coûte son sèche-cheveux de kW, Karim multiplie directement la puissance par le prix du kWh : « dh, voilà ce qu'il me coûte. » Ce raisonnement est-il correct ?
À Casablanca, Yasmine veut comparer deux appareils sur une journée et savoir combien ils lui coûtent ensemble. Le prix de l'ONEE est de dh le kWh.
Calcule l'énergie consommée par chaque appareil en une journée, puis le coût total de cette journée pour les deux appareils.
À Fès, Karim calcule la puissance d'une LED traversée par mA sous V. Il écrit directement : « W. » A-t-il raison ?
Amine relève trois appareils chez lui à Marrakech, tous sur le secteur V. Il estime leur usage quotidien :
Le prix du kWh est dh. Quel est le coût mensuel ( jours) de ces trois appareils réunis ?
Karim regarde deux radiateurs. Le premier a une puissance de W, le second de W. Il affirme : « Le premier radiateur consomme forcément plus d'énergie que le second, c'est sûr. »
Cette affirmation est-elle vraie ?
Salma utilise chez elle à Rabat un chauffe-eau de puissance kW pendant h chaque jour. Le prix du kWh facturé par l'ONEE est de dh. Quel est le coût de ce chauffe-eau sur un mois de jours, en dirhams ?
À Tanger, le disjoncteur de l'appartement de Yasmine est réglé pour couper le courant si l'intensité totale dépasse A. La tension du secteur est V. Un soir, Yasmine branche en même temps sur la même ligne :
Le disjoncteur va-t-il sauter, et pourquoi ?
Un chauffe-eau porte la plaque « V — W ». Salma affirme : « Branché sur le secteur V, il tire environ A ; donc une ligne protégée par un disjoncteur de A peut le supporter. »
L'affirmation de Salma est-elle vraie ?
Un radiateur électrique de Yasmine, à Fès, est branché sur le secteur V et traversé par une intensité A. Elle l'utilise h chaque jour. Le prix du kWh est dh. Quel est le coût de ce radiateur sur une semaine de jours, en dirhams ?
Amine hésite, dans un magasin de Casablanca, entre deux ampoules qui éclairent autant :
Il les laisse allumées h par jour. Le prix du kWh est dh. Quelle économie l'ampoule LED fait-elle gagner sur un mois de jours par rapport à l'ampoule à incandescence ?
À Agadir, Amine compare deux postes de sa facture sur un mois de jours, au prix de dh le kWh :
Lequel des deux postes coûte le plus cher sur le mois, et de combien ?
Yasmine, à Fès, utilise un four électrique de puissance W pendant h chaque jour. Le prix du kWh facturé par l'ONEE est de dh. Quel est le coût de ce four sur un mois de jours, en dirhams ?
Le fer à repasser de Salma, à Casablanca, est branché sur le secteur V et traversé par une intensité A. Elle l'utilise h chaque jour. Le prix du kWh est dh. Quel est le coût de ce fer à repasser sur jours, en dirhams ?
Le grille-pain de Karim, à Rabat, a une puissance W. Un matin, il fonctionne pendant s. Karim calcule d'abord l'énergie consommée en joules, puis veut l'exprimer en kilowattheures pour la comparer à sa facture. On rappelle que kWh J. Quelle est cette énergie, en kWh ?
Yasmine, à Marrakech, veut estimer sa facture mensuelle de l'ONEE pour trois appareils, tous sur le secteur V. Elle relève les plaques signalétiques et estime l'usage quotidien :
Le prix du kWh est dh. Calcule l'énergie totale consommée par jour, puis le coût sur un mois de jours. Indique aussi quel appareil pèse le plus lourd.
Karim, à Tanger, regarde deux appareils. Une plaque chauffante de W reste allumée min ; une lampe de W reste allumée toute la nuit, soit h. Karim affirme : « La plaque est cent fois plus puissante que la lampe, donc elle consomme cent fois plus d'énergie. »
Karim a-t-il raison ? Justifie en calculant l'énergie consommée par chaque appareil.
Chez Amine, à Casablanca, la ligne principale est protégée par un disjoncteur qui coupe le courant si l'intensité totale dépasse A. La tension du secteur est V. Un soir d'hiver, Amine branche en même temps, sur cette même ligne :
Le disjoncteur saute aussitôt. Justifie pourquoi, par le calcul de l'intensité totale.
À Marrakech, Amine utilise un climatiseur de puissance W, en moyenne h par jour pendant les jours de juillet. Le prix de l'énergie est de dh le kWh. Quel est le coût de fonctionnement du climatiseur sur le mois, en dirhams ?
Yasmine repasse pendant min avec un fer de puissance W. Calcule l'énergie électrique consommée, exprimée en kilojoules (kJ). On rappelle que pour obtenir des joules, la durée doit être en secondes.
Un sèche-cheveux porte l'indication « V — W ». Branché sous sa tension nominale de V, quelle intensité du courant traverse-t-il ? Donne la réponse en ampères.
Sur le four de la cuisine de Salma, à Rabat, une plaque indique « V — W ». Salma affirme : « Ce , c'est l'énergie que le four consomme. » Que désigne réellement l'indication W ?
Chez Yasmine, à Agadir, deux appareils fonctionnent chaque jour : un téléviseur de W allumé h par jour, et une ampoule LED de W laissée allumée h par jour. Yasmine pense que le téléviseur consomme forcément beaucoup plus, « parce qu'il est dix fois plus puissant ».
Calcule l'énergie quotidienne de chaque appareil (en Wh), puis dis lequel consomme le plus et commente l'affirmation de Yasmine.
En une journée d'hiver à Ifrane, Yasmine fait fonctionner un radiateur de W pendant h. Le prix de l'énergie est de dh le kWh. Quel est le coût de ce chauffage pour la journée, en dirhams ?