Partie du programme traitée, connaissances et capacités visées





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titrePartie du programme traitée, connaissances et capacités visées
date de publication14.12.2016
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Partie du programme traitée, connaissances et capacités visées :


DOMAINES DE CONNAISSANCES

COMPÉTENCES

ÉVALUATION

CONDITIONS

EXEMPLES D'ACTIVITÉS

Circuit électrique

Lire ou représenter un schéma électrique comportant générateur, lampes, dipôles résistifs, interrupteur, fils conducteurs, fusibles.
Réaliser un montage à partir d’un

schéma.

Les symboles sont connus. Les circuits ont au plus deux branches. Les symboles sont les mêmes que ceux de l’enseignement professionnel, et conformes à la norme en vigueur.

  • Réalisation et exploitation d’un

montage comprenant une lampe


  • Lecture et interprétation de plaques signalétiques d’appareils.




  • Etude de factures d’électricité.

Puissance et énergie

électriques

Mesurer une énergie électrique.

Utiliser la relation E = P t

L’énergie se note E . L’unité légale

d’énergie, le joule, est connue, de

même que les unités pratiques : Wh,

kWh.

La relation est donnée.



Prérequis _ Objectifs

Remarque : les élèves connaissent la relation P = UI car ils l'ont vu en atelier et en technologie.
Conditions matérielles, l’effectif de la classe, la durée :

Conditions matérielles : salle de sciences

Classe : 2 CAP Préparation d'ouvrage électrique Effectif : 12 élèves

Durée de la séance : 2 h Durée de l’évaluation :

Situation problème concrète et contextualisée :
Claude a le choix entre deux fer à repasser.

Modèle 1




3 kg de linge en 1 h 30.philips gc4870/02 azur


Type GC4870/02 AZUR

230 V ~ 50 Hz

2 600 W




Modèle 2

http://image.darty.com/petit_electromenager/repassage/fer_repasser/philips_gc3740_02_c030516h1a_1314713239955.jpg

3 kg de linge en 1 h 45


Type GC3740/02 LILAS

230 V ~ 50 Hz

2 400 W

Mode éco : 25 % d'économie d'énergie


Il souhaiterait un modèle efficace et économique.

Le vendeur lui conseille le modèle 2, mais il hésite.
Reformulation de la situation et l’émission d’une hypothèse :
Questions :

Pour quelle raison Claude peut-il hésiter ?  :

………………………………………………………………………………………………………

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



Quels critères Claude doit-il prendre en compte pour faire son choix :

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………



Quelle(s) grandeur(s) physique(s) peut-on mesurer pour vérifier le choix des critères ?

………………………………………………………………………………………………………

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

…………………………………………………………………………………………………...
Choix d’un dispositif ou protocole expérimental :

Proposer un protocole expérimental permettant de modéliser la situation et d'effectuer les mesures utiles

Matériels Schéma



  • ………………………

  • ………………………

  • ………………………

  • ……………………….


Eléments de réponse :

  • liste des matériels disponibles en électricité

  • fiche ressource : circuit électrique,…

  • présentation du joulemètre



Mise en œuvre d’une expérimentation élève :


TP non guidé.

ENERGIE ELECTRIQUE

2CAP




  1. Etude du schéma électrique.



U I
6 V

3

1

2

Observer le schéma et indiquer le nom et le rôle de chaque composant :

1
: …………………………………………

…………………………………………

2

: …………………………………………

………………………………………… …………………………………………

3
: …………………………………………

………………………………………… …………………………………………



  1. Mesures_ Protocole expérimental :


Réaliser le circuit ci-dessus. (Ne pas oublier d'alimenter le joulemètre)

Appeler le professeur pour vérifier le circuit.
Lire la documentation technique

Réaliser les mesures nécessaires : appeler le professeur si besoin.

Récapituler les mesures effectuées dans un tableau.


  1. Exploitation des résultats.

Etablir un relation entre les grandeurs mesurées : appeler le professeur si besoin.
Documentation technique .

c:\users\top\desktop\cours\2nde pro\sciences\montage joulemetre1.jpg

Visualisation de la puissance, de l'intensité, de la tension et de l'énergie électrique.

Sélectionner le mode P du compteur d’énergie( avec les boutons mode) pour lire la valeur de la puissance

Sélectionner le mode I du compteur d’énergie pour lire la valeur de l'intensité.

Sélectionner le mode U du compteur d’énergie pour lire la valeur de a tension.

Sélectionner le mode We du compteur d’énergie pour lire la valeur de l'energie.
Chronomètre - Compteur d'énergie

Appuyer sur le bouton « départ/arrêt » pour déclencher le chronomètre et le compteur d’énergie.
Sélectionner le mode t pour visualiser le chronomètre. .

Appuyer de nouveau sur le bouton « départ/arrêt » pour arrêter le chronomètre et le compteur d’énergie.
Appuyer sur la touche remise à zéro pour remettre les compteurs à zéro.

Mesures.

Allumer le générateur.

Fermer l'interrupteur avant toute mesure.

Noter les valeurs nécessaires à l'expérimentation.

Ouvrir l'interrupteur après chaque mesure.

Eteindre le générateur.
Communication du résultat et la confrontation à l’hypothèse - Restitution :

  1. Réponse au problème de départ.

A l'aide de la formule établie au 3) calculer l'énergie consommée par chaque fer pour repasser 3 kg de linge et conclure.

Trace écrite :


  1. Définition :

L'énergie consommée par un appareil électrique est égale au produit de la puissance de l'appareil et de son temps d'utilisation. E = P x t

E est l'énergie en joule (J)

P est la puissance en watt (W) et t le temps en seconde (s)

Les fournisseurs l'électricité (EDF, … ) expriment l'énergie en kW.h (kilowatt.heure).

3600 J = 1 Wh.

1 kWh = 1000 Wh


  1. Mesure de l'énergie électrique.





Pour déterminer expérimentalement la puissance électrique d'un récepteur, on mesure simultanément la tension aux bornes de celui-ci et l'intensité que le traverse (schéma 1), puis on calcule P = UI.
L'énergie électrique peut être mesurer avec un joulemètre. ( schéma 2)
Le joulemètre du laboratoire permet également de mesurer, l'intensité, la tension, la puissance électriques ainsi que la durée de fonctionnement du dipôle étudié.

Schéma 1. Schéma 2 : lecture de la valeur de l'énergie.

Fiche ressource : mesure de la puissance et de l'énergie électrique



Documents élève.

Situation problème

Claude a le choix entre deux fer à repasser.

Modèle 1




3 kg de linge en 1 h 30.philips gc4870/02 azur


Type GC4870/02 AZUR

230 V ~ 50 Hz

2 600 W




Modèle 2

http://image.darty.com/petit_electromenager/repassage/fer_repasser/philips_gc3740_02_c030516h1a_1314713239955.jpg

3 kg de linge en 1 h 45


Type GC3740/02 LILAS

230 V ~ 50 Hz

2 400 W

Mode éco : 25 % d'économie d'énergie


Il souhaiterait un modèle efficace et économique.

Le vendeur lui conseille le modèle 2, mais il hésite.

Questions :

Pour quelle raison Claude peut-il hésiter ?  :

………………………………………………………………………………………………………

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



Quels critères Claude doit-il prendre en compte pour faire son choix :

………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………



Quelle(s) grandeur(s) physique(s) peut-on mesurer pour vérifier le choix des critères ?

………………………………………………………………………………………………………

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

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

Proposer un protocole expérimental permettant de modéliser la situation et d'effectuer les mesures utiles

Matériels Schéma



  • ………………………

  • ………………………

  • ………………………

  • ……………………….




Note ….. / 3


TP guidé

ENERGIE ELECTRIQUE

CAP




  1. Etude du schéma électrique.



U I
6 V

3

1

2

Observer le schéma et indiquer le nom et le rôle de chaque composant :

1
: …………………………………………

…………………………………………

2

: …………………………………………

………………………………………… …………………………………………

3
: …………………………………………

………………………………………… …………………………………………



  1. Mesures_ Protocole expérimental :


Réaliser le circuit ci-dessus. (Ne pas oublier d'alimenter le joulemètre)
Appeler le professeur pour vérifier le circuit.
Fermer l'interrupteur.

Sélectionner le mode P (puissance) du compteur d’énergie.

Noter la valeur de la puissance P consommée par la résistance : P = …………………

Appuyer sur le bouton « départ/arrêt » pour déclencher le chronomètre et le compteur d’énergie.
Sélectionner le mode t pour visualiser le chronomètre. Attendre environ une minute, puis appuyer de nouveau sur le bouton « départ/arrêt » pour arrêter le chronomètre et le compteur d’énergie.

Noter (dans le tableau) la durée exacte de t1 écoulée et l’énergie consommée par le récepteur pendant cette durée t1.

Appuyer sur la touche remise à zéro.

Recommencer la manipulation pour une durée de 3 minutes environ.

Noter la durée exacte de t2 écoulée et l’énergie consommée par le récepteur pendant cette durée t2.

Appuyer sur la touche remise à zéro.

Eteindre le générateur.


  1. Exploitation des résultats.

Calculer les produits P x t. Noter les résultats dans le tableau.

Calculs

Mesures

P x t (…. )

E (J)

t(s)

P(W)

……….

……….

t1 =…….

……….

……….

……….

t2 = …….

……….

Conclusion : ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………


  1. Réponse au problème de départ.

A l'aide de la formule établie au 3) calculer l'énergie consommée par chaque fer pour repasser 3 kg de linge et conclure.

TP non guidé.

ENERGIE ELECTRIQUE

2CAP




  1. Etude du schéma électrique.



U I
6 V

3

1

2

Observer le schéma et indiquer le nom et le rôle de chaque composant :

1
: …………………………………………

…………………………………………

2

: …………………………………………

………………………………………… …………………………………………

3
: …………………………………………

………………………………………… …………………………………………



  1. Mesures_ Protocole expérimental :


Réaliser le circuit ci-dessus. (Ne pas oublier d'alimenter le joulemètre)

Appeler le professeur pour vérifier le circuit.
Lire la documentation technique

Réaliser les mesures nécessaires : appeler le professeur si besoin.

Récapituler les mesures effectuées dans un tableau.


  1. Exploitation des résultats.

Etablir un relation entre les grandeurs mesurées : appeler le professeur si besoin.
Documentation technique .

c:\users\top\desktop\cours\2nde pro\sciences\montage joulemetre1.jpg


Visualisation de la puissance, de l'intensité, de la tension et de l'énergie électrique.

Sélectionner le mode P du compteur d’énergie( avec les boutons mode) pour lire la valeur de la puissance

Sélectionner le mode I du compteur d’énergie pour lire la valeur de l'intensité.

Sélectionner le mode U du compteur d’énergie pour lire la valeur de a tension.

Sélectionner le mode We du compteur d’énergie pour lire la valeur de l'énergie.
Chronomètre - Compteur d'énergie

Appuyer sur le bouton « départ/arrêt » pour déclencher le chronomètre et le compteur d’énergie.
Sélectionner le mode t pour visualiser le chronomètre. .

Appuyer de nouveau sur le bouton « départ/arrêt » pour arrêter le chronomètre et le compteur d’énergie.
Appuyer sur la touche remise à zéro pour remettre les compteurs à zéro.

Mesures.

Allumer le générateur.

Fermer l'interrupteur avant toute mesure.

Noter les valeurs nécessaires à l'expérimentation.

Ouvrir l'interrupteur après chaque mesure.

Eteindre le générateur.
La facture EDF :
Votre référence client

25446212 2552 255 1 euro = 6,55957 francs





Relevé ou estimation en kWh

























ancien

nouveau

différence




Consommation

(en kWh)

prix kWh

en euros

Montant HT

en euros

Taxes locales

TVA

Total TTC

en euros

Electricité compteur n°145



















206,52

19,83

40,48

266,83

Abonnement

8,46 €/mois du 01/09/03 au 01/11/03
consommation

du 05/09/03 au 04/11/03



61 463


63 935


2 472





2 472


0,0767


16,92


189,60
Montant HT

en euros


Taxes locales


TVA


Total TTC

en euros

Total



















206,52

19,83

40,48

266,83

Montant à prélever 266,83 €

Caractéristiques de votre tarif :

Electricité, tarif domestique option base, puissance 6kW
Quel nombre était inscrit sur le cadran du compteur électrique :

- lors de l’avant dernier relevé ? ………………………

- lors du dernier relevé ? ……………………………….
Quelle est l’énergie consommée entre les deux relevés ? …………………………………………

Cette énergie figure-t-elle sur la facture ? Dans quelle colonne ? ………………………………

Quel est le prix du kiloWattheure ? …………………

Quel prix total ( consommation, abonnement, TVA, taxes,…) est indiqué sur la facture ? ……………

Quel est le prix de revient du kiloWattheure pour l’usager ? ……………………………………
Le fer choisi par Claude fonctionne pendant 1h30 heures. En utilisant les indications sur les plaques signalétiques ;

  1. Calculer, en joules, puis en kilowattheure, l’énergie E consommée pendant cette durée t.



  1. A l’aide de la facturé EDF, calculer, le coût en centimes d’euros, pour l’utilisation du fer pendant 1h 30.

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