Chapitre 1 – Énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Électricité | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 14 août 2026, 02:55
💡 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 ✓ : on retrouve la valeur affichée.
⚠️ Pour un moteur, ce produit est en réalité la puissance apparente (en VA) : la fiche du fabricant assimile ici les deux, ce qui revient à supposer cos φ ≈ 1. La puissance active d'un moteur réel est un peu plus faible — on l'étudiera au chapitre 2.
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). Même sur 15 ans, la seule économie d'énergie (≈ 21 €/an) n'inverse pas la balance (≈ 13 100 € contre ≈ 16 100 €) : seuls la durée de vie supérieure et le remplacement anticipé de la standard pourraient la faire pencher.
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 ≈ 2 650 W ≈ 2,65 kW à pleine charge nominale.
L'écart avec les 3 000 W annoncés (2 650 vs 3 000, soit 12 %) peut venir d'un cos φ réel plus élevé, d'une marge du constructeur ou d'un 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.