puissance et énergie

Cours 4 1
ère
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M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 1
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Chapitre 4 : Puissance et énergie
I ⁄ Puissance électrique
1. expression générale de la puissance
2. cas particuliers, la résistance
3. mesure de la puissance
II ⁄ Energie électrique
1. Relation entre puissance et énergie
2. Expression de l’énergie
3. loi de Joule
III ⁄ Conservation de l’énergie
1. définition
2. exemple
IV ⁄ Bilan de puissance – rendement
1. définition
2. cas d’un générateur linéaire
3. rendement
V / Résistance thermique d’un récepteur
1. température de fonctionnement
2. notion de résistance thermique

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I ⁄ Puissance électrique
1. Expression générale de la puissance
• Soit un dipôle D, parcouru par un courant d’intensité I et soumis à la tension U.
Avec la convention récepteur, la puissance reçue par D s’écrit :
P = U×I P en Watts (W)
U en Volts (V)
I en Ampère (A)
→ faire flécher la convention récepteur
→ convention récepteur = porte monnaie
Avec la convention générateur, la puissance fournie par D s’écrit :
P = U×I
→ faire flécher la convention récepteur
2. Cas particuliers : la résistance
• Pour une résistance R ; la puissance reçue est entièrement dissipée
sous forme de chaleur : c’est l’effet Joule.
• P=U.I or U=R.I (loi d’Ohm)
Donc P=RI.I = RI²
P=U.I or U=R.I d’où I=U/R
Donc P=U.U/R = U²/R
Conclusion : P = U.I = R.I² = U²/R
U
I
U
I
U
I

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3. Mesure de la puissance
• En courant continu, la puissance est calculable à partir de U et I : P = U.I
• On peut la mesurer directement avec un wattmètre. ( voir fiche )
• Cas concret : fer à repasser , on demande 1kW à EDF
Poste télévision , on demande 50W
Le wattmètre
Constitution
La quantité à mesurer, P, étant fonction de U et de I, l’appareil doit être sensible à ces deux grandeurs.
Il comporte donc :
• Un circuit tension (de grande résistance interne)
• Un circuit courant (de faible résistance interne)
Branchement
Appareils
W
+ _
+
_
I
U
W
+
+
I
U

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II ⁄ Energie électrique
1. Relation entre puissance et énergie en régime permanent
• En régime permanent ie P constante
• Si pendant une durée t, un dipôle consomme en permanence la puissance P, il absorbe
au total l’énergie :
W = P.t P en Watts (W)
W en Joule (J)
t en seconde (s)
• Autre unité d’énergie : le Wattheure (Wh) 1Wh = 3600J
le kilowattheure (kWh) 1kWh = 3,6.10
6
J
= 3600kJ
= 3,6MJ
• Graphique
P (W)
t (s)
t (s)
W (J)

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2. Expression de l’énergie
• En régime permanent, avec des conventions telles que U et I soient positives, le dipôle
D reçoit pendant la durée t, l’énergie :
W = U.I.t W en Joule (J)
U en Volt (V)
I en Ampère (A)
t en seconde (s)
3. Cas particuliers : la résistance
• Pour une résistance, l’énergie peut s’écrire :
W = R.I².t W en Joule (J)
R en Ohm (Ω)
I en Ampère (A)
t en seconde (s)
c’est la loi de Joule
• cas concret : avec 1 kWh on fait 1heure de repassage ou 20 heurs de télévision
conclusion : pour alimenter le fer à repasser, il faut des installations de production plus
importantes que pour alimenter la télé
donc 1kWh n’a pas le même coût pour EDF ; à cause des infrastructures, qui adapte sa
production à la puissance demandée.
Au passage : connaissez vous des appareils qui permettent de mesurer l’énergie électrique
consommée ? … le compteur électrique EDF.