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Groupe Scolaire Henri Matisse

Matière :Science physique

Prof : Trafi Mohamed

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Chapitre : 9

L’Énergie électrique

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Les objectifs du cours :

Connaitre l’énergie électrique et ses unités légale et pratique (le joule, le watt-heure).
Savoir utiliser la relation E=P.t
Déterminer l’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage.
Savoir que l’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage se transforme en énergie thermique.
Savoir le rôle du compteur électrique dans une installation domestique.
Déterminer l’énergie électrique consommé dans une installation domestique à partir d’une quittance ou données d’un compteur électrique.

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I- L'énergie électrique consommée par un appareil électrique :

1) Notion d’énergie électrique :

Un appareil électrique reçoit de l’énergie électrique et la transforme en une autre forme d’énergie, par exemple : énergie thermique , énergie lumineuse, énergie mécanique .
L’énergie électrique, notée E, est une grandeur physique qui exprime la quantité d’énergie consommée par un appareil électrique, elle se mesure à l’aide d’un compteur électrique, son unité internationale est le Joule, de symbole J.

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2) Expression de l’énergie électrique consommée par un appareil électrique :

L’énergie électrique E consommée pendant une durée t par un appareil électrique de puissance nominale P est exprimée par la relation :

E = P × t

Avec :

E : L^′énergie électrique consommée en Joule (J)
P : La puissance électrique nominale de l^′appareil en Watt (W)
t : La durée de fonctionnement de l^′appareil en seconde (s)

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3) Unités de l’énergie électrique :

L’unité international d’énergie électrique E est le Joule de symbole « J » si la puissance P est en watt « W » et le temps t en Seconde « s » .
L’unité usuelle de l’énergie électrique E est le Wattheure de symbole « Wh » si la puissance P est en watt « W » et le temps t en heure « h » .
La relation entre le wattheure et le joule est la suivante : 1Wh = 3600 J

On peut aussi utiliser d’autre unité comme unité secondaire tels que :

1kWh = 1000Wh = 10³ Wh

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II- L’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage :

L’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage se transforme en énergie thermique (chaleur).
On sait que : E = P ×t (1)
Puisque la puissance électrique consommée par un appareil de chauffage s’écrit : P = U x I (2)
En remplaçant (2) dans (1) on obtient :

E = P x t

E = U x I x t (3)

Selon la loi d’Ohm on a : U = R ×I (4)

En remplaçant (4) dans (3) on obtient :

E = R x I² x t

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Avec :

E : L′énergie électrique consommée en Joule (J)
R : La résistance électrique de l′appareil en Ohm (Ω)
I : L′intensité du courant électrique qui traverse l′appareil en Ampère (A)
t : La durée de fonctionnement de l′appareil en Seconde (s)
U : Tension électrique appliquée entre les bornes de l’appareil en Volt (V)

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III- L’énergie électrique consommée par une installation domestique:

1) Le compteur électrique :

L’énergie électrique consommée dans une installation électrique domestique est égale à la somme des énergies consommées par chaque appareil :

E_T = E₁ + E₂ + E₃ + ....

L’énergie électrique totale consommée par les appareils qui fonctionnent dans une installation domestique est mesurée par le compteur électrique.
Le compteur électrique affiche la quantité d'énergie en kW.h .

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2) Description d’un compteur électrique :

Doc 2 Page 156

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3) Relation entre l’énergie consommée et les paramètres du compteur :

Un compteur d’énergie électrique est caractérisé par une constante C appelée constante du compteur, elle s’exprime en (Wh/tr).
La constante C représente la valeur d’énergie consommée lorsque le disque du compteur effectue un tour.
L’énergie électrique E consommée dans une installation domestique lorsque le disque effectue un nombre n de rotation s’exprime par la relation suivante :

E = n × C

Avec :

E : Energie électrique consommée en (Wh)
n : Nombre de tours du disque du compteur en (tr)
C : Constante du compteur en (Wh/tr)

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4) Déterminer la valeur d’énergie électrique enregistrée par le compteur :

Pour calculer la consommation d’énergie électrique E pendant une période définie, on fait la différence entre la valeur affichée sur le compteur à la fin de la période et la valeur affichée sur le compteur au début de la période :

E = E(finale) – E(initiale)

Exemple : Doc 3 page 158

L’énergie électrique consommée entre le 1 Janvier et le 3 Janvier est :

E = E₂- E₁ = 1252,1 - 1250,5 = 1,6 KWh

1250,5

1252,1

E1 = 1250,5

E2 = 1252,1

1 Janvier

3 Janvier

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