Chapitre 1 | Première Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Électricité | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 4 mai 2026, 16:00
M. Garnier est ébéniste dans son atelier de fabrication de mobilier sur mesure, à Annecy. Chaque mois, il reçoit une facture d'électricité élevée et souhaite identifier les machines qui consomment le plus d'énergie. Il relève les caractéristiques de ses quatre machines principales sur leurs plaques signalétiques.
| Machine | Tension U (V) | Intensité I (A) | Puissance P (W) | Utilisation (h/jour) |
|---|---|---|---|---|
| Raboteuse-dégauchisseuse | 230 | 13,0 | 2 990 | 2,0 |
| Défonceuse (toupie portative) | 230 | 7,0 | 1 610 | 1,5 |
| Ponceuse orbitale | 230 | 2,8 | 650 | 3,0 |
| Aspirateur à copeaux | 230 | 6,5 | 1 500 | 5,0 |
📚 Cette activité s'appuie sur §2 (puissance électrique) et §3 (énergie et coût) de la leçon Ch01.
a) En lisant le tableau (Document 1), identifier la machine la plus puissante.
b) Identifier la machine utilisée le plus longtemps chaque jour.
c) D'après vous, la machine la plus puissante est-elle forcément celle qui consomme le plus d'énergie ? Justifier.
a) La machine la plus puissante est la raboteuse-dégauchisseuse avec une puissance de 2 990 W.
b) La machine utilisée le plus longtemps est l'aspirateur à copeaux avec 5 heures d'utilisation par jour.
c) Pas forcément. L'énergie consommée dépend à la fois de la puissance et du temps d'utilisation : E = P × t. Une machine peu puissante mais utilisée longtemps peut consommer plus d'énergie qu'une machine très puissante utilisée peu de temps.
Pour la défonceuse, la plaque signalétique indique : 230 V – 7,0 A.
a) Que représente la valeur 230 V ? Que représente la valeur 7,0 A ?
b) À l'aide de la relation P = U × I, vérifier que la puissance de la défonceuse est bien 1 610 W.
a) 230 V est la tension d'alimentation de la défonceuse (tension efficace du secteur 230 V/50 Hz), exprimée en volts (V).
7,0 A est l'intensité du courant qui traverse la défonceuse en pleine charge, exprimée en ampères (A).
b) P = U × I = 230 × 7,0 = 1 610 W. La valeur correspond bien à celle indiquée sur la plaque ✓.
Calculer l'énergie consommée par chaque machine en une journée, en utilisant la formule E = P × t. Exprimer P en kW et t en heures pour obtenir E en kWh.
| Machine | P (kW) | t (h) | E = P × t (kWh) |
|---|---|---|---|
| Raboteuse-dégauchisseuse | … | 2,0 | … |
| Défonceuse | … | 1,5 | … |
| Ponceuse orbitale | … | 3,0 | … |
| Aspirateur à copeaux | … | 5,0 | … |
| Machine | P (kW) | t (h) | E (kWh) |
|---|---|---|---|
| Raboteuse-dégauchisseuse | 2,990 | 2,0 | 2,990 × 2,0 = 5,98 |
| Défonceuse | 1,610 | 1,5 | 1,610 × 1,5 = 2,42 |
| Ponceuse orbitale | 0,650 | 3,0 | 0,650 × 3,0 = 1,95 |
| Aspirateur à copeaux | 1,500 | 5,0 | 1,500 × 5,0 = 7,50 |
Total journalier : 5,98 + 2,42 + 1,95 + 7,50 = 17,85 kWh.
Convertir l'énergie consommée par la raboteuse-dégauchisseuse en une journée en joules (J).
Rappel : 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J.
L'énergie de la raboteuse est E = 5,98 kWh.
E = 5,98 × 3,6 × 10⁶ = 21,53 × 10⁶ J = 21 530 000 J ≈ 21,5 MJ.
Vérification directe : E = P × t = 2 990 × (2 × 3 600) = 2 990 × 7 200 = 21 528 000 J ✓.
Calculer le coût quotidien d'utilisation de chaque machine (tarif 0,18 €/kWh) et la dépense totale.
| Machine | E (kWh) | Coût (€) |
|---|---|---|
| Raboteuse | 5,98 | 5,98 × 0,18 = 1,08 € |
| Défonceuse | 2,42 | 2,42 × 0,18 = 0,44 € |
| Ponceuse orbitale | 1,95 | 1,95 × 0,18 = 0,35 € |
| Aspirateur à copeaux | 7,50 | 7,50 × 0,18 = 1,35 € |
Dépense totale quotidienne : 1,08 + 0,44 + 0,35 + 1,35 = 3,22 € par jour.
Sur l'année (220 jours ouvrés) : 3,22 × 220 = 708 €/an rien que pour ces 4 machines.
a) Quelle machine consomme le plus d'énergie par jour ? Est-ce la même que la machine la plus puissante ?
b) Expliquer pourquoi l'aspirateur à copeaux, qui n'est pas la machine la plus puissante, est celle qui coûte le plus cher.
c) Classer les quatre machines de la moins à la plus coûteuse.
a) La machine la plus consommatrice par jour est l'aspirateur à copeaux (7,50 kWh). Ce n'est pas la machine la plus puissante (la raboteuse l'est, avec 2 990 W vs 1 500 W).
b) L'aspirateur est utilisé 5 h/jour, plus longtemps que les autres. Bien que sa puissance (1 500 W) soit inférieure à celle de la raboteuse (2 990 W), sa durée d'utilisation plus longue conduit à une énergie totale plus importante. C'est l'illustration directe de E = P × t : les deux grandeurs comptent.
c) Du moins au plus coûteux : ponceuse (0,35 €) → défonceuse (0,44 €) → raboteuse (1,08 €) → aspirateur (1,35 €).
Le relevé du compteur Linky de l'atelier indique : lundi matin 12 456 kWh, vendredi soir 12 518 kWh.
a) Calculer l'énergie totale consommée par l'atelier sur 5 jours.
b) Calculer l'énergie théorique des 4 machines sur 5 jours.
c) Comparer. Expliquer l'écart éventuel.
a) Énergie compteur : 12 518 − 12 456 = 62 kWh sur 5 jours.
b) Énergie théorique : 17,85 × 5 = 89,25 kWh sur 5 jours.
c) Écart : 89,25 − 62 = 27,25 kWh (compteur 30 % en dessous du calcul théorique).
Explications possibles :
Le compteur donne la consommation réelle, le calcul P × t une borne haute théorique.
M. Garnier souhaite réduire sa facture d'électricité. En vous appuyant sur les calculs, rédiger 3 conseils concrets pour diminuer la consommation de l'atelier.
Économie attendue : 15-25 % de la facture, soit ~ 100-200 €/an pour cet atelier.
L'aspirateur à copeaux passe en moyenne 50 % du temps en aspiration faible et 50 % en aspiration forte. Sa puissance moyenne est-elle plutôt 750 W ou 1 500 W ? Quelle économie réelle obtient-on en l'éteignant 50 % du temps ?
L'aspirateur fonctionne « tout ou rien » dans le scénario : 50 % à pleine puissance (1 500 W) + 50 % éteint (0 W). Sur la durée :
Énergie sur 5 h : 1 500 × 2,5 = 3 750 Wh = 3,75 kWh (au lieu de 7,50 kWh estimés).
Économie : 3,75 kWh × 0,18 = 0,68 €/jour, soit 0,68 × 220 = 149 €/an rien qu'avec un meilleur usage.
Si on installe un variateur de fréquence qui adapte la puissance entre 600 et 1 500 W selon les besoins, puissance moyenne ~ 900 W → 900 × 5 / 1 000 = 4,5 kWh/jour → 0,81 €/jour.
Le commentaire général : l'énergie ne dépend pas seulement de la puissance nominale mais de la puissance réellement utilisée pendant le temps d'usage. C'est ce qu'on appelle l'énergie spécifique.