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ÉLECTRICITÉ Les principales grandeurs Revue des
grandeurs principales en électricité par l'étude d'un
exemple. Rappel
avec analogie hydraulique. |
Les six grandeurs fondamentales
en électricité
Analogie avec une chute
d'eau
En gros
…
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Analogie avec une chute
d'eau Une chute d'eau très haute crée une
grande force, une grande pression, une grande tension. Une grande intensité
correspond à un grand débit; soit beaucoup d'eau
(d'électrons) par seconde. Beaucoup d'eau avec grande force crée une
grande puissance. Beaucoup de puissance pendant une longue
durée engendre beaucoup d'énergie. Quant la résistance
à l'écoulement de l'eau, ce peut être des
aspérités dans le tuyau, des rétrécissements
intempestifs … Tout ce qui empêche l'écoulement libre.
S'il s'agissait d'une rivière, on parlerait des rochers dans le lit ou
des méandres du cours d'eau, etc. En électricité, il
s'agit des appareils qui consomment de l'énergie comme les moteurs et
surtout de tous ceux qui
chauffent (dissipation par effet Joule). Le réservoir d'eau symbolise la
quantité d'eau disponible, soit, la quantité d'électrons;
on dit la charge. Attention: l'analogie hydraulique a ses limites. Cette
comparaison sert uniquement à aider à la mémorisation
des grandeurs utilisées en électricité |
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Relation
entre puissance et énergie: |
Des wattheures = des watts fois des heures |
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Ce que je me dis pour retenir |
Je suis puissant comme ça
parce que j'ai de gros muscles! J'exerce cette puissance durant un certain temps
jusqu'à ce que je n'aie plus d'énergie |
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Machine
à laver |
Cycle lavage: 45 minutes – 100 watts Cycle essorage: 15 minutes – 300 watts Résistance de chuffage: 20 minutes –
2 kW |
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Machine
à laver en mode lavage: Note: Deux modes de calcul possibles |
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Machine
à laver en mode essorage: |
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Ouah! La
même valeur, normal? |
Oui: trois fois plus de puissance, mais trois fois moins de temps. |
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Pour la
résistance de chauffage: |
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Total
pour un cycle de lavage: |
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Note En général, si l'unité est le nom d'une personne,
son symbole est en majuscule. Par contre, son écriture complète
est minuscule. |
Le symbole de wattheure est Wh et
non W.h Le W, symbole de watt, est majuscule. Même chose pour J de joule. On écrit kWh avec un k minuscule. |
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Note pour la
culture générale |
L'énergie est bien le produit
de deux grandeurs. Ce que n'est pas le cas de la vitesse. Alors, on doit dire
kilomètre par heure ou, à la
rigueur, kilomètre à
l'heure; mais, JAMAIS, kilomètre-heure. |
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Étiquette
du lave-linge |
Elle précise que la capacité de lavage
est de 5 kg |
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Efficacité
énergétique |
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Qualité
des lave-linges |
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Comparaison |
Le lave-linge est de la classe A+. |
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Schéma équivalent de la machine Sont symbolisés:
Le dépanneur diagnostique rapidement que le fusible de la
résistance à sauté. Comment branche-t-il son voltmètre et son
ampèremètre? Comment conclut-il? La machine est donnée pour: 230 V et 2 800W |
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Branchements Mesure de la tension Le voltmètre se branche facilement aux bornes du
générateur de courant (montage en parallèle). Mesure de l'intensité Plus difficile en général, car il faut couper le circuit
(montage en série). Si l'interrupteur de coupure
générale est accessible, on fait passer le courant via
l'ampèremètre (le courant passe par l'appareil et non par la
fermeture de l'interrupteur). Pour fonctionner, les interrupteurs se ferment automatiquement
(rouge). On s'arrange pour que celui du haut soit ouvert pour y brancher
l'ampèremètre. |
Schéma et mesures faites par le
dépanneur
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Autres possibilités de branchement Mesure de la tension On aurait pu mettre également une électrode n'importe
où sur le câble en vert et une électrode n'importe
où sur le câble en bleu. Mesure de l'intensité On aurait pu couper le câble rose n'importe où. En
général, on profite d'une coupure existante comme une borne de
raccordement. Par contre, il ne faut pas se mettre plus loin, car le circuit est
divisé et l'intensité se partage (comme l'eau, les
électrons suivent les deux chemins). |
Branchement du voltmètre Branchement
de l'ampèremètre |
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Fonctionnement nominal |
Tension: U = 230 V Puissance: P = 2 800W Intensité: I = P/U = 2800/230 = 11,17 A |
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Panne |
Tension: U = 230 V Intensité: I = 1,3 A Puissance: P = U x I = 230 x 1,3 = 299 W |
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Déduction |
Parmi les trois puissances calculées en approche 1, seul le
moteur en mode essorage exige de l'ordre de 300 W. De toute façon la résistance consomme beaucoup plus (817
W). Pas d'ambiguïté possible, le fusible de la
résistance est grillée et le circuit correspondant est ouvert
(le courant ne passe plus dans la résistance) |
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Suite |
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Voir |
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Cette page |
http://villemin.gerard.free.fr/aScience/Electron/Approche.htm
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