Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Électricité | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §2 (puissance électrique) et §3 (énergie consommée). \(P = U \times I\), \(E = P \times t\) (kWh si P en kW et t en h).
Karim, ébéniste artisan à Aix-en-Provence, doit remplacer sa vieille raboteuse-dégauchisseuse qui tombe régulièrement en panne. Il hésite entre 2 modèles : un modèle d'entrée de gamme moins cher mais plus gourmand, et un modèle haut de gamme avec moteur Inverter à variation de vitesse, plus économique à l'usage. Il veut chiffrer précisément le coût de chaque solution sur 10 ans.
| Modèle | Puissance moteur | Tension U | Courant nominal I | Prix achat HT | Garantie |
|---|---|---|---|---|---|
| ① Raboteuse standard (Holzmann HOB 305) | 2 200 W | 230 V | 9,6 A | 1 500 € | 2 ans |
| ② Raboteuse Inverter (Felder AD 531) | 3 000 W (variable 1 000-3 000 W) | 400 V triphasé | 4,5 A par phase | 4 800 € | 5 ans |
Vérifier que la puissance affichée pour la raboteuse standard ① est cohérente avec le calcul \(P = U \times I\).
P = U × I = 230 × 9,6 = 2 208 W ≈ 2 200 W ✓.
La valeur est cohérente (avec un facteur de puissance proche de 1 pour les moteurs modernes en monophasé).
Calculer la puissance moyenne consommée par chaque raboteuse en fonctionnement (en tenant compte des taux de charge du Doc 2).
Standard ① : Pmoy = 2 200 × 0,70 = 1 540 W = 1,54 kW.
Inverter ② : Pmoy = 3 000 × 0,50 = 1 500 W = 1,50 kW.
Très proches en pratique malgré les puissances nominales différentes — l'Inverter se règle au besoin réel.
Calculer l'énergie consommée annuellement par chaque machine (E = P × t, avec t = 1 000 h).
① Standard : E₁ = 1,54 × 1 000 = 1 540 kWh/an.
② Inverter : E₂ = 1,50 × 1 000 = 1 500 kWh/an.
Différence faible : 40 kWh/an. L'Inverter n'est pas dramatiquement plus économe en énergie.
Calculer le coût annuel d'énergie pour chaque machine (tarif 0,2516 €/kWh).
Sur 10 ans : calculer le coût total (achat + énergie cumulée).
Coût annuel énergie :
Sur 10 ans :
Sur 10 ans, l'Inverter coûte 3 200 € de plus que la standard, malgré sa consommation légèrement inférieure. Le surcoût d'achat n'est pas compensé.
Karim peut-il néanmoins préférer le modèle Inverter ? Citer 3 arguments non chiffrés qui pourraient justifier l'investissement.
Décision = arbitrage entre rentabilité immédiate et qualité long terme. Pour un artisan ébéniste comme Karim, l'argument qualité peut peser plus que les 3 200 € de surcoût.
Si l'atelier de Karim fonctionnait 2 fois plus (2 000 h/an au lieu de 1 000), recalculer le coût total sur 10 ans pour chacune et conclure.
Énergie annuelle doublée :
Conclusion : avec un usage intensif, la standard reste plus économique sur 10 ans (3 090 € de différence). Mais si on prolonge à 15 ans, la garantie Inverter et la durée de vie attendue commencent à inverser la balance.
L'arbitrage dépend du niveau d'utilisation et de la durée d'amortissement.
Karim apprend qu'il peut profiter d'une aide « Ma transition pro » de 1 500 € pour l'achat de la machine Inverter (matériel à haute efficacité énergétique). Recalculer le bilan sur 10 ans avec aide.
Coût Inverter avec aide : 4 800 − 1 500 = 3 300 €.
Bilan 10 ans : 3 300 + 3 770 = 7 070 € (au lieu de 8 570 €).
Comparaison : standard 5 370 € vs Inverter 7 070 € → Inverter encore 1 700 € plus chère, mais l'écart se réduit.
Si Karim ajoute la valeur des arguments qualité (Q5), l'Inverter devient un choix raisonnable.
Rédiger en 5 lignes la fiche de décision de Karim au sujet de cet investissement :
Atelier Karim — Fiche d'investissement raboteuse · 7 mai 2026
• ① Holzmann standard 2 200 W : 1 500 € HT + 387 €/an d'énergie. Total 10 ans : 5 370 €.
• ② Felder Inverter 3 000 W : 4 800 € (3 300 € après aide « Ma transition pro »). Énergie : 377 €/an. Total 10 ans : 7 070 € avec aide.
• Surcoût Inverter : 1 700 €/10 ans = 170 €/an. Justifié par : variation de vitesse pour qualité de coupe selon essence, garantie 5 ans, triphasé robuste, durée de vie attendue ≥ 15 ans.
• Décision : Felder Inverter (qualité + durabilité > économie pure).
• Démarrage : commande au fournisseur, livraison 4 semaines, formation Felder 1 jour incluse.
Calculer la puissance triphasée de la Felder à pleine charge à partir de I = 4,5 A par phase et U = 400 V (entre phases). Formule triphasée : \(P = \sqrt{3} \times U \times I \times \cos\varphi\), avec cos φ ≈ 0,85.
P = √3 × 400 × 4,5 × 0,85 = 1,732 × 400 × 4,5 × 0,85
P ≈ 2 651 W ≈ 2,65 kW à pleine charge nominale.
L'écart avec les 3 000 W annoncés (2 651 vs 3 000) provient de l'arrondi commercial. La valeur cohérente avec U et I est environ 2,7 kW à cos φ = 0,85.
Pour le calcul d'énergie, on utilisera 1,5 kW moyen (Inverter à 50 % de charge), qui reste valide.
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (Puissance électrique) et §3 (Énergie consommée) de la leçon Ch01.