Chapitre 4 – Signaux électriques alternatifs | 2nde Bac Pro | Physique-Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 15 août 2026, 11:55
Dans un logement tout électrique, peut-on allumer tous les appareils en même temps (plaque, four, chauffe-eau, radiateurs…) sans jamais faire « sauter le compteur » ?
Pas toujours. Le compteur (le disjoncteur d'abonnement) laisse passer une puissance limitée : celle qu'on a souscrite dans son contrat (par exemple 6, 9 ou 12 kW). Si la somme des puissances des appareils allumés en même temps dépasse cette limite, le disjoncteur coupe le courant pour se protéger. Tout le travail de l'électricien consiste à choisir un abonnement assez grand… mais pas trop, pour ne pas payer inutilement.
Marc est électricien. Il termine la rénovation d'un appartement « tout électrique » : plus de gaz, tout fonctionne à l'électricité (chauffage, eau chaude, cuisson). Avant de finaliser le contrat avec le fournisseur, le client lui demande : « Quel abonnement dois-je prendre ? On m'a parlé de 6, 9 ou 12 kW, je n'y comprends rien. » Marc reprend la liste des appareils installés et fait le calcul.
| Appareil | Puissance |
|---|---|
| Chauffe-eau (ballon d'eau chaude) | 2 200 W |
| Plaque à induction | 3 000 W |
| Four | 2 000 W |
| Radiateurs électriques (au total) | 2 000 W |
| Lave-vaisselle | 1 800 W |
| Éclairage + petits appareils | 1 000 W |
Toutes ces puissances sont données pour le fonctionnement de l'appareil branché sur le secteur.
À l'aide du Document 1, relève la puissance de la plaque à induction, du chauffe-eau et du four. Quel est l'appareil le plus puissant du logement ?
Plaque à induction : 3 000 W ; chauffe-eau : 2 200 W ; four : 2 000 W.
L'appareil le plus puissant est la plaque à induction (3 000 W).
Le secteur a une tension efficace \(U = 230\ \text{V}\). Calcule le courant efficace \(I\) appelé par le chauffe-eau (\(P = 2\,200\ \text{W}\)), puis par la plaque à induction (\(P = 3\,000\ \text{W}\)). Utilise \(I = \dfrac{P}{U}\).
Chauffe-eau : \(I = \dfrac{P}{U} = \dfrac{2\,200}{230} \approx \mathbf{9{,}6\ \text{A}}\).
Plaque à induction : \(I = \dfrac{3\,000}{230} \approx \mathbf{13\ \text{A}}\).
La plaque appelle un courant plus fort que le chauffe-eau, ce qui est logique car elle est plus puissante.
Imagine le pire des cas : tous les appareils fonctionnent en même temps. Calcule la puissance totale appelée par le logement (additionne les six puissances du Document 1). Donne le résultat en W puis en kW.
\(P_{\text{tot}} = 2\,200 + 3\,000 + 2\,000 + 2\,000 + 1\,800 + 1\,000\)
\(P_{\text{tot}} = \mathbf{12\,000\ \text{W} = 12\ \text{kW}}\).
Le devis du fournisseur prévoit un abonnement de 9 kW. Si tout fonctionne en même temps (question 3), le disjoncteur coupe-t-il le courant ? Justifie en comparant la puissance appelée à l'abonnement.
La puissance appelée serait de 12 kW, or l'abonnement n'autorise que 9 kW.
Comme \(12\ \text{kW} > 9\ \text{kW}\), la puissance appelée dépasse l'abonnement : le disjoncteur coupe le courant (« le compteur saute »). Allumer tout en même temps est donc impossible avec un abonnement de 9 kW.
Marc explique qu'on n'a pas vraiment besoin de tout allumer en même temps. Parmi les six appareils, lesquels peuvent facilement fonctionner la nuit, en heures creuses, sans gêner les habitants ? Explique ton choix.
Deux appareils se prêtent bien au fonctionnement de nuit :
Au contraire, la plaque et le four servent aux repas (heures de présence), les radiateurs et l'éclairage servent quand on est là : ils restent en journée/soirée.
On décale le chauffe-eau (2 200 W) et le lave-vaisselle (1 800 W) en heures creuses. Recalcule la puissance de pointe en journée (les autres appareils pouvant fonctionner ensemble). Est-elle compatible avec l'abonnement de 9 kW ?
On retire du total les deux appareils décalés :
\(P_{\text{jour}} = 12\,000 - 2\,200 - 1\,800 = \mathbf{8\,000\ \text{W} = 8\ \text{kW}}\).
Comme \(8\ \text{kW} < 9\ \text{kW}\), la pointe de journée reste en dessous de l'abonnement : le disjoncteur ne coupe plus. L'abonnement de 9 kW suffit.
En orange et bleu : le chauffe-eau et le lave-vaisselle. En les décalant la nuit (heures creuses), la pointe de journée passe de 12 kW à 8 kW et repasse sous la ligne rouge de l'abonnement 9 kW.
Parmi les trois abonnements 6 kW, 9 kW et 12 kW, quel est le moins cher qui convient (avec le décalage de la question 6) ? Explique pourquoi 6 kW ne suffit pas, et pourquoi il est inutile de payer un 12 kW.
La pointe de journée est de 8 kW.
Marc conseille donc l'abonnement 9 kW : c'est le moins cher qui laisse fonctionner le logement sans coupure.
Rédige en 4-5 lignes la note de conseil que Marc laisse au client : rappelle le risque en cas de tout allumé, la solution des heures creuses et l'abonnement recommandé.
« Si vous allumez tous vos appareils en même temps, votre logement peut appeler jusqu'à 12 kW, ce qui ferait sauter le disjoncteur avec un abonnement de 9 kW. La solution est simple : je programme le chauffe-eau et le lave-vaisselle pour qu'ils fonctionnent la nuit, en heures creuses. La puissance appelée en journée retombe alors à 8 kW. Je vous conseille donc de garder l'abonnement 9 kW : il suffit largement et vous évite de payer un 12 kW inutile. »
Marc propose d'installer un gestionnaire d'énergie (aussi appelé délesteur) : cet appareil coupe automatiquement et brièvement le chauffe-eau si la puissance appelée s'approche de la limite de l'abonnement. Grâce à lui, le client pourrait-il descendre à un abonnement de 6 kW ? Justifie.
Non, pas ici. Même en coupant le chauffe-eau, la pointe de journée vient surtout de la cuisson et du chauffage : plaque (3 kW) + four (2 kW) + radiateurs (2 kW) + éclairage (1 kW) = 8 kW, déjà supérieur à 6 kW. Le délesteur agit sur le chauffe-eau, pas sur la plaque ou le four que la famille utilise le soir. Un abonnement 6 kW sauterait donc quand même. Le gestionnaire d'énergie reste utile — il apporte une sécurité contre les coupures et permet parfois de garder un abonnement plus petit — mais dans ce logement, 9 kW demeure le bon choix.
📚 §3, §5 de la leçon Ch04.