LYCEE ZAHROUNI-TUNIS- SCIENCES PHYSIQUES 2ème science

LYCEE ZAHROUNI-TUNISSCIENCES PHYSIQUES
2ème science
Cours
Puissance et Energie Electrique
I- NOTION DE PUISSANCE ELECTRIQUE :
 Lorsqu'on fait fonctionner diverses lampes à incandescence normalement, c'est-à-dire sous leur
tension nominale, on s'aperçoit que certaines éclairent mieux que d'autres.
Exemple :
Une lampe de projecteur de diapositives (24V) éclaire plus que la lampe à incandescence (6V).
 La grandeur en relation avec l'éclairement de ces lampes, ce n'est ni la tension, ni l'intensité mais la
puissance électrique.
 La puissance électrique d’un dipôle est une grandeur physique qui caractérise la rapidité du
transfert électrique entre ce dipôle et le reste du circuit électrique ou le milieu extérieur
1- Unité de la puissance :
 L’instrument de la mesure de la puissance est le wattmètre
 La puissance s'exprime en watt (symbole W) ; on utilise également les multiples et les sous
multiples
1mW = 10-3W
1kW (kilowatt) = 103W
1MW (megawatt) = 106W 1GW (gigawatt) = 109W
montre
laser
-
DEL appareil électroménager Train électrique
centrale électrique
2- Relation entre la puissance en courant continu :
Branchons l'appareil étudié (lampe 12V - 21W) aux bornes d'un générateur et réglons la tension à la valeur
nominale U= 12V.
Mesurons l'intensité I qui traverse la lampe :
U = 12V
I = 1,75 A
 On constate que le produit U x I = 12V x 1,5 A = 21 x V x A
 On admet que :
La puissance P consommée par un dipôle récepteur en courant continu est égale au produit de
la tension U à ses bornes par l'intensité I du courant qui le traverse
P = UI
Watt (W)
( A)
(V)
3- Puissance nominale d’un appareil électrique :
Sur les deux lampes d’un cyclomoteur, on a les indications suivantes: (6V; 15W) et lampe arrière (6V; 4W)
 La première indication indique la tension nominale: 6V.
 La seconde indique la puissance nominale 15W ou 4W.
Définition :
La puissance nominale d'un récepteur est la puissance consommée par l'appareil en fonctionnement normal.
Elle est en général indiquée par le fabricant.
 Application :
Pour protéger une ligne électrique alimentant un four (230V; 3,5kW), peut on utiliser un fusible de 20A?
Justifie ta réponse.
Calcul de l’intensité efficace du courant sui traverse la résistance chauffante du four
I= P/U
Avec P = 3,5kW = 3500 W et U = 230V
I = 3500/230
I = 15,2 A
Or 15,2 < 20; on peut donc utiliser un fusible de calibre 20A
II- L’ENERGIE ELECTRIQUE :
 Un appareil électrique consomme une énergie électrique, cette énergie noté W dépond de la
puissance P de l’appareil et de la durée t
1- Définition :
L’énergie électrique w consommée par un appareil de puissance P pendant une durée t est donnée par la
relation:
W = P  t
2- Unités d'énergie
Si P est exprimée en watt (W) et  t est exprimée en seconde (s), l’énergie W est exprimée en joule (J)
3- Mesure de l'énergie
 A l’entrée de chaque réseau électrique domestique ou industriel,
on trouve un compteur d’énergie électrique installé par le STEG
 Le rôle de cet appareil est la mesure de l’énergie électrique
consommée par le réseau
 Ce compteur mesure l’énergie en Kilowatt-heures ( kWh)
 Le Kilowatt-heures ( kWh) est l’unité usuelle de l’énergie électrique
1 Wh = 3600 J
1 kWh = 3600 J1000 = 3600000j= 3,6.106j
Remarque :
Pour convertir des Wattheures Wh en Joules J, il suffit de multiplier ou de diviser par 3600
Avec:
Si P est la puissance en watt (W),t le temps en heures (h), alors l’énergie W est en wattheure (Wh)
Si P est la puissance en watt (W),t le temps en secondes (s), alors l’énergie W est en Joules (J
Application :
Un fer à repasser porte les indications suivantes : 230 V et 1000 W.
1- Calculer l’énergie W qu’il consomme en 2 h 30 min en kWh et en J .
2- Calculer l’intensité du courant I qui le traverse.
3- Calculer le coût de l’heure sachant que le STEG facture 0,16 dinar le kWh
III – TRANSFORMATION D’ENERGIE ELCTRIQUE :
 Les appareils électriques reçoivent de l’énergie électrique et la transforment sous une ou plusieurs
autres formes d’énergie (énergie thermique ou chaleur, énergie rayonnante ou lumière, énergie
mécanique ou mouvement …….)
1- Exemples :
APPAREILS
RECEPTION D’ENERGIE
TRANSFORMATION EN
ENERGIE
Lampe (220V, 11W)
électrique
Rayonnement + chaleur
Machine à laver (220V, 365W)
électrique
Mécanique + chaleur
Fer à repasser (220V, 1500W)
électrique
Chaleur
 Que remarquez-vous à-propos de l’énergie transformée ?
 L’énergie électrique reçue par un appareil est toujours transformée totalement ou en partie
sous forme de chaleur
2- Conclusion :
Pour les appareils électriques, une partie ou toute l’énergie qu’ils consomment est toujours
transformée en CHALEUR énergie THERMIQUE
On appelle effet joule la transformation de l’énergie électrique en énergie thermique
Application :
Les lampes des phares d’un automobile ont une puissance de 45 W chacune.
Calcule l’énergie consommée par les deux lampes pendant une durée de fonctionnement de trois
heures. Exprime ce résultat en kilo-wattheures puis en joules.
Calcul de l’énergie électrique en Wattheures consommée par les deux lampes
Il y a 2 lampes
W = 2 Pt
Avec P = 45W et t = 3 heures
W= 2 45 3
W = 270 Wh = 0,27 kWh
Calcul de l’énergie électrique en Joules consommée par les deux lampes
W = 270 Wh 3600 = 972000 J