Sécurité électrique De la centrale à la maison





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date de publication20.12.2019
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Activité n°2 : Faire sauter les plombs

Niveau

3ème

Thème

Sécurité




Chapitre n°2 : Sécurité électrique – De la centrale à la maison

Compétences travaillées

PRATIQUER DES LANGAGES

1F

Lire

Ecrire

ADOPTER UN COMPORTEMENT ÉTHIQUE ET RESPONSABLE

3

Respecter les règles

PRATIQUER DES DÉMARCHES SCIENTIFIQUES

4

Mener une démarche d'investigation

Objectif de formation

L’énergie et ses conversions

Attendus de fin de cycle

Réaliser des circuits simples et exploiter les lois de l’électricité

Connaissances et Capacités

Puissance électrique : P = UI

Description de l’activité

Cette activité permet de définir la puissance nominale et de déterminer la relation entre la puissance, la tension et l’intensité du courant à travers une situation que l’on peut observer chez soi.

Type d’activité



  • Travail en groupe

  • Etude de documents

  • Activité expérimentale




Travail réalisé par les élèves

Répondre à des questions à partir d’une étude de documents et Trouver l’expérience à réaliser pour déterminer la relation correcte donnant la puissance.

Pré-requis

Tension nominale

Institutionnalisation

Définition de la puissance nominale (+ Unité SI)

Rappel de la tension nominale

Relation P = UI

Rôle du coupe-circuit

Durée

1h30

Matériel

Un générateur (6V)

Un multimètre

Des fils

Lampe de 1,8 W

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Sécurité – Chapitre n°2

Activité n°2: Faire sauter les plombs !

Cet hiver, alors que son radiateur électrique fonctionnait et qu’elle avait lancé son sèche-linge, Margaux a voulu utiliser sa machine à laver le linge.

Problème : Lorsque Margaux a mis en fonctionnement sa machine à laver,

tous les appareils électriques se sont arrêtés !!!
A ton avis, que s’est-il passé ? ……………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………..

Pourquoi ? …………………………………………………………………………………………………………………
Pour comprendre ce qu’il s’est produit, Margaux appelle EDF. Paul lui répond :

Margaux : « Oui allo, je vous appelle car j’ai un problème »

Paul : «  Je vous écoute Madame »

Margaux : «  Lorsque j’ai voulu utiliser ma machine à laver, le courant a sauté »

Paul : « Je ne pense pas que ce soit la courant qui ait sauté. Essayons de comprendre ensemble. Aviez-vous d’autres appareils électriques branchés au même moment ? »

Margaux : « Oui, j’utilisais déjà mon sèche-linge et un radiateur électrique était allumé »

Paul : «  D’accord, pouvez-vous m’indiquer la puissance nominale de tous ces appareils électriques ? »

Margaux : « C’est quoi la puissance nominale ? »

Paul : « Vous devez regarder la plaque signalétique des appareils. Il s’agit de la valeur inscrite en W »

Margaux : « Alors, il y a écrit 2500 W sur le lave-linge et 2600 W sur le sèche-linge. Mon radiateur est vieux et son étiquette illisible, je n’arrive pas à voir ce qu’il y a écrit »

Paul : « Il va alors falloir que vous la calculiez. J’envoie mon stagiaire chez vous. Une fois que vous aurez la valeur, rappelez-moi »



  • 1ère Partie : Comment calculer la puissance électrique d’un appareil ?


La puissance nominale P d’un appareil électrique est liée

à sa tension nominale U et à l’intensité du courant I qui le traverse.
Arrivé sur place, le stagiaire de Paul n’a aucune idée de comment faire, mais voici ce qu’il a trouvé dans un de ses livres d’électricité :


Très bien… Je ne vois alors que trois relations possibles :

Tu vas devoir m’aider à trouver laquelle est correcte !!





P = I / U


P = U / I


P = U × I



  1. A quoi correspond la puissance « nominale » d’un appareil électrique ?

  2. En quelle unité s’exprime-t-elle ?

  3. A l’aide de quel appareil peut-on mesurer la tension U aux bornes d’un dipôle ?

  4. A l’aide de quel appareil peut-on mesurer l’intensité I du courant qui traverse un dipôle ?


Matériel disponible

Un générateur (6V)

Un multimètre

Des fils

Lampe de 1,8 W

En utilisant le matériel disponible, proposer une expérience permettant de déterminer la relation correcte. Faire le schéma.

  1. Après accord du professeur, réaliser l’expérience.

  2. Noter le résultat des mesures.

  3. Compléter le tableau ci-dessous pour trouver la relation correcte :




Formule proposée

Calcul de P avec les résultats expérimentaux

Relation n°1






Relation n°2






Relation n°3








  1. Quelle est la relation correcte ? ……………………………………………………………….


    1. A quoi correspond l’indication « 230 V » ?



    1. Sachant que l’intensité du courant qui traverse le radiateur est 6,5 A lorsqu’il fonctionne normalement, calculer sa puissance nominale.
    Voici la plaque signalétique du radiateur :




  • 2ème Partie : Comment expliquer l’arrêt de tous les appareils électriques ?

Margaux rappelle alors Paul, l’agent EDF :

Margaux : « Bonjour monsieur, je vous rappelle suite à mon problème »

Paul : «  Un instant, je reprends votre dossier… Ah oui, il nous manquait la puissance nominale de votre radiateur. Pouvez-vous me la transmettre svp ? »

Margaux : « … W »

Paul : « Très bien, il ne me manque plus qu’à connaitre la valeur inscrite sur le coupe-circuit de votre installation électrique. Pouvez-vous svp me la donner ? »

Margaux : « 18 A d’après le document de l’installation électrique de ma maison que j’ai sous les yeux »

Paul : « D’accord, je vois exactement d’où vient le problème. Heureusement que vous aviez ce coupe-circuit, sinon votre installation électrique aurait pris feu ! »

Margaux : « Ah oui ??? »
Margaux n’a pas compris… Tu vas devoir l’aider à y voir plus clair.
Document n°1 : Dispositif électrique de la maison de Margaux



L’intensité efficace du courant qui circule dans un fil conducteur ne doit pas dépasser une certaine valeur, pour des raisons de sécurité. En effet, le fil s’échauffe fortement si l’intensité du courant qui le traverse devient importante et il y a danger d’incendie. Pour éviter les risques d’incendie dus à une surintensité dans le fil, les habitations possèdent des coupe-circuits (fusibles et disjoncteurs) qui vont ouvrir le circuit si l’intensité du courant qui les traverse est trop importante.

Document n°2 : Rôle d’un coupe-circuit


  1. Compléter le tableau ci-dessous :







Tension nominale

Puissance nominale

Intensité du courant

Lave-linge







Sèche-linge







Radiateur électrique









Loi n°3

L’intensité du courant dans la branche principale est égale à la somme des intensités des courants dans les branches dérivées.
Quelle est la loi à utiliser pour calculer l’intensité du courant qui traverse le coupe-circuit ?


Loi n°2

La tension aux bornes de dipôles en dérivation

est la même.

Loi n°1

L’intensité du courant est la même en tout point d’un circuit série.



  1. En appliquant cette loi, calculer l’intensité du courant I qui va traverser le coupe-circuit.

On notera IL : intensité du courant qui traverse le lave-linge, IS : intensité du courant qui traverse le sèche-linge et IR : intensité du courant qui traverse le radiateur.

  1. Quelle est l’intensité maximale admissible par l’installation électrique de la maison de Margaux ?

  2. Comparer l’intensité maximale Imax admissible par l’installation électrique et l’intensité du courant I qui traverse le coupe-circuit.

  3. Que s’est-il produit dans le circuit électrique lorsque Margaux a branché sa machine à laver ?

Pour aller plus loin …

  1. Aurait-on intérêt à remplacer le coupe-circuit par un autre avec une intensité admissible plus importante pour pouvoir faire fonctionner simultanément les appareils électriques ? Expliquer.

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