Collège · 3ᵉ · Physique
Puissance et énergie électrique
Bilan énergétique d'un circuit, rendement d'un convertisseur
À propos de cette page
Ce devoir surveillé sur « Puissance et énergie électrique » en troisième permet de faire le point sur ses connaissances en physique, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de troisième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : Rappels : tension, intensité, loi d'Ohm, La puissance électrique : P = U × I, L'énergie électrique : E = P × t, joule et kilowattheure, L'effet Joule. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième en physique.
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé · Physique
Puissance et énergie électrique
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Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Télécharge le sujet en PDF, travaille sur une feuille sans aide, puis vérifie avec le corrigé téléchargeable ci-dessous.
Exercice 1 — Plaques signalétiques (lecture d'un tableau)
/ 4 pts- Voici quatre appareils d'un logement (230 V) et leur usage quotidien.
Calculer l'intensité du courant dans la bouilloire et dans la console lorsqu'elles fonctionnent.Appareil Puissance Durée par jour Bouilloire 2 200 W 10 min Console de jeu 180 W 2 h Réfrigérateur (moyenne) 90 W 24 h Chargeur de téléphone (sortie 5 V) 12 W 1 h 30 - Calculer l'énergie consommée chaque jour par chacun des quatre appareils, en kWh, et les classer du plus au moins gourmand.
- Calculer l'énergie annuelle du réfrigérateur en kWh puis en MJ, et son coût à 0,25 € le kWh.
- Le chargeur indique « entrée 230 V – 0,06 A ; sortie 5 V – 2,4 A ». Calculer la puissance d'entrée, la puissance de sortie, le rendement, et dire ce que devient la différence.
Exercice 2 — Mesures sur une résistance chauffante (démarche expérimentale)
/ 4 pts- On alimente une résistance chauffante avec un générateur réglable et l'on mesure U et I :
Montrer que ces mesures vérifient la loi d'Ohm et déterminer la résistance R.I (A) 0,5 1,0 1,5 2,0 U (V) 11,5 23,0 34,5 46,0 P (W) 5,75 23,0 ? 92,0 - Compléter la case manquante du tableau.
- Que devient la puissance dissipée lorsque l'intensité double ? Le justifier à l'aide des formules P = U × I et U = R × I.
- Cette résistance est branchée directement sur le secteur (230 V). Calculer l'intensité et la puissance dissipée. Ce montage est-il possible sur une prise 16 A ? Quel appareil domestique cela pourrait-il être ?
Exercice 3 — La multiprise de la cuisine (sécurité)
/ 4 pts- Le circuit des prises de la cuisine est protégé par un disjoncteur de 16 A (230 V). Appareils disponibles : four 2 500 W, cafetière 1 000 W, grille-pain 850 W, hotte 150 W. Calculer la puissance maximale que ce circuit peut fournir.
- Le four et la hotte fonctionnent. Calculer l'intensité totale dans le circuit.
- On allume en plus la cafetière et le grille-pain. Calculer la puissance totale et l'intensité. Que se passe-t-il ? Proposer une combinaison d'appareils utilisable en même temps que le four.
- Expliquer pourquoi le câble d'une multiprise bon marché (fil fin) chauffe lorsqu'elle est surchargée, et quel risque cela présente. Quelle est la différence entre un fusible et un disjoncteur ?
Exercice 4 — Le vélo à assistance électrique (bilan de puissance)
/ 4 pts- Un vélo électrique possède une batterie de 36 V et un moteur de 250 W de rendement 80 %. Calculer l'intensité du courant dans le moteur à pleine puissance.
- Calculer la puissance mécanique utile et la puissance perdue. Sous quelle forme est-elle perdue ?
- La batterie stocke 500 Wh. Calculer l'autonomie à pleine puissance, puis l'énergie stockée en joules.
- Le chargeur restitue à la batterie 90 % de l'énergie prise au secteur. Calculer l'énergie consommée au secteur pour une recharge complète et son coût (0,25 €/kWh). Comparer à 1 L d'essence à 1,90 € qui permet à un scooter de parcourir la même distance.
Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative
/ 4 pts- « Un appareil de 2 000 W consomme forcément plus d'énergie qu'un appareil de 100 W. » Vrai ou faux ? Justifier avec un exemple chiffré.
- « Le kilowattheure est une unité de puissance. » Vrai ou faux ? Justifier.
- Pour un four de 2 kW qui fonctionne 45 min, un élève écrit : E = 2 × 45 = 90 kWh. Relever l'erreur et donner la valeur correcte en kWh et en joules.
- Une famille laisse six appareils en veille toute l'année, chacun consommant 2,5 W. Calculer l'énergie gaspillée sur un an et son coût (0,25 €/kWh). À combien de recharges complètes de téléphone (12 Wh chacune) cela correspond-il ? Toute démarche sera valorisée.
Ce contrôle de physique 3ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Puissance et énergie électrique » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Plaques signalétiques (lecture d'un tableau)/ 4 pts
- Exercice 2 — Mesures sur une résistance chauffante (démarche expérimentale)/ 4 pts
- Exercice 3 — La multiprise de la cuisine (sécurité)/ 4 pts
- Exercice 4 — Le vélo à assistance électrique (bilan de puissance)/ 4 pts
- Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative/ 4 pts
Notions évaluées
Rappels : tension, intensité, loi d'Ohm, La puissance électrique : P = U × I, L'énergie électrique : E = P × t, joule et kilowattheure, L'effet Joule, Sécurité : intensité maximale, disjoncteur et fusible, Bilan de puissance et rendement d'un appareil.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Puissance et énergie électrique » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de troisième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Puissance et énergie électrique » du programme officiel de physique en troisième, soit Rappels : tension, intensité, loi d'Ohm, La puissance électrique : P = U × I, L'énergie électrique : E = P × t, joule et kilowattheure, L'effet Joule.
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