Physique-Chimie - Ajouter une pompe sans faire fondre le fusible
Dans un atelier de Ségbé, un élève branche trois lampes en parallèle sur une batterie de 12 V. Chaque lampe porte l'indication « 12 V – 6 W ». Le circuit est protégé par un fusible de 2 A. Tout fonctionne. Le responsable veut ajouter une petite pompe marquée « 12 V – 18 W » pour arroser un jardin. Il dispose de fusibles de 3 A, 5 A et 8 A. L'élève affirme qu'il suffit de remplacer le fusible par un clou si celui de 2 A fond, car « le courant passera mieux ». Le responsable, lui, craint un échauffement des fils et une décharge de la batterie. La batterie est donnée pour 100 Ah. Le groupe doit décider s'il peut ajouter la pompe, quel fusible choisir, et combien de temps l'installation peut fonctionner en théorie. Le local est humide et les fils sont fins.
1. Calculez l'intensité du courant traversant chaque lampe, puis l'intensité totale avec les trois lampes seules. Le fusible de 2 A est-il adapté ?
Read the worked answer
Pour une lampe, P = U × I, donc I = P/U = 6/12 = 0,5 A. Les trois lampes sont en parallèle : les courants s'additionnent, soit 3 × 0,5 = 1,5 A. Le fusible de 2 A est adapté : il supporte 1,5 A avec une marge de 0,5 A. Il protège le circuit contre une surintensité modérée, mais il ne faut pas le remplacer par un calibre supérieur sans vérifier les fils.
2. Calculez l'intensité totale si l'on ajoute la pompe. Quel fusible choisir parmi 3 A, 5 A et 8 A ? Justifiez.
Read the worked answer
Pour la pompe, I = 18/12 = 1,5 A. Avec les lampes, l'intensité totale devient 1,5 + 1,5 = 3,0 A. Le fusible de 3 A est trop juste : il fonctionnerait à sa valeur nominale et pourrait fondre lors d'un pic de démarrage. Le fusible de 8 A laisserait passer trop de courant avant de fondre. Je choisis donc 5 A, à condition que les fils et les connexions supportent ce courant ; sinon, il faut d'abord remplacer les fils par une section adaptée. Le fusible protège le fil, pas seulement l'appareil.
3. Expliquez pourquoi remplacer le fusible par un clou est dangereux. Estimez ensuite la durée théorique de fonctionnement avec la pompe, en supposant une décharge utilisable de 80 %.
Read the worked answer
Un clou ne fond pas : il supprime la protection. En cas de court-circuit, l'intensité peut devenir très élevée, chauffer les fils, faire fondre l'isolant et provoquer un incendie, surtout dans un local humide. C'est donc dangereux. Durée théorique : la batterie fait 100 Ah ; avec 80 % utilisable, on dispose de 80 Ah. À 3 A, la durée est 80/3 ≈ 26,7 h, soit environ 26 h 40 min. Cette valeur est une borne optimiste : le rendement, le vieillissement de la batterie et les pertes réduiront la durée réelle.