Fiche de Travaux Dirigés (TD)
8 Exercices gradués sur $P = U \times I$, $E = P \times t$, conversions Joules/kWh et coût d'électricité.
1 Exercice 1 : Calcul Direct de Puissance
★☆☆ (Formule P = U * I)
Une centrale vapeur de repassage est alimentée sous la tension du secteur $U = 230\text{ V}$. L'intensité du courant mesurée est $I = 9{,}5\text{ A}$.
Calculer la puissance électrique nominale $P$ de l'appareil en Watts.
2 Exercice 2 : Calcul d'Intensité de Ligne
★☆☆ (Intensité I = P / U)
Un sèche-cheveux professionnel de puissance $P = 1840\text{ W}$ est branché sur une prise murale $U = 230\text{ V}$.
Calculer l'intensité $I$ du courant électrique en Ampères.
3 Exercice 3 : Énergie en Joules (Secondes)
★☆☆ (Énergie SI en Joules)
Un micro-ondes de puissance $P = 800\text{ W}$ chauffe un plat pendant $2\text{ minutes et } 30\text{ secondes}$.
3.1. Convertir la durée d'utilisation $t$ en secondes.
3.2. Calculer l'énergie électrique $E$ consommée en Joules (J) puis en kiloJoules (kJ).
4 Exercice 4 : Énergie en kiloWatt-heures (kWh)
★☆☆ (Énergie usuelle en kWh)
Un climatiseur d'atelier de puissance $P = 2{,}2\text{ kW}$ fonctionne pendant $6\text{h } 30\text{min}$ (soit $t = 6{,}5\text{ h}$).
Calculer l'énergie consommée $E$ en kiloWatt-heures ($\text{kWh}$).
5 Exercice 5 : Coût de Fonctionnement d'un Chauffe-Eau
★★☆ (Facturation)
Un chauffe-eau électrique de puissance $P = 2500\text{ W}$ ($2{,}5\text{ kW}$) fonctionne $3\text{ heures}$ par jour. Le tarif d'électricité est de $0{,}18\text{ €/kWh}$.
5.1. Calculer l'énergie journalière $E_{\text{jour}}$ en kWh.
5.2. Calculer le coût journalier de fonctionnement.
5.3. En déduire le coût annuel (sur 365 jours).
6 Exercice 6 : Comparaison Énergétique Halogène vs LED
★★☆ (Économie d'énergie)
On compare deux lampes produisant le même flux lumineux :
• Lampe A (ancienne) : $P_A = 60\text{ W} = 0{,}060\text{ kW}$
• Lampe B (LED) : $P_B = 9\text{ W} = 0{,}009\text{ kW}$
Chaque lampe fonctionne $1000\text{ heures}$ par an. Le kWh coûte $0{,}25\text{ €}$.
Calculer la facture annuelle pour chaque lampe et l'économie réalisée.
7 Exercice 7 : Conversion Joules et kWh
★★☆ (Facteur 3 600 000)
7.1. Convertir une énergie de $7\,200\,000\text{ Joules}$ en $\text{kWh}$.
7.2. Convertir une énergie de $0{,}5\text{ kWh}$ en Joules.
8 Exercice 8 : Bilan Énergétique d'un Salon / Atelier (Type Brevet)
★★★ (Synthèse Brevet)
Un local professionnel dispose d'un abonnement Linky de $9\text{ kVA}$ ($9000\text{ W}$).
Les équipements suivants fonctionnent simultanément :
• 3 postes de travail : $3 \times 1800\text{ W} = 5400\text{ W}$
• Éclairage : $600\text{ W}$
• Climatisation réversible : $2200\text{ W}$
8.1. Calculer la puissance totale appelée $P_{\text{totale}}$. L'installation risque-t-elle de disjoncter ?
8.2. Si ces appareils fonctionnent $8\text{ heures}$ par jour pendant 22 jours dans le mois, calculer l'énergie mensuelle consommée en kWh.
8.3. Calculer le montant mensuel de la facture au tarif de $0{,}24\text{ €/kWh}$.