Puissance, énergie et résistance électrique

Puissance électrique

Observation

En observant une lampe à incandescence, on voit qu'elle porte 2 indication, Exemple: 75W, 220-240V.

Plus la puissance de la lampe est grande plus lumière est intense.

Expérience

Lampe	U	I	UI
25 W	220 W	0,11 A	24,20
40 W	220 W	0,18 A	39,60
60 W	220 W	0,27 A	59,40

Réalisons le montage ci-dessus et branchons successivement des lampes de 25W; 40W; 60W. Lisons les valeurs des intensités qui traversent chacune de ces lampes et effectuons le produit U.I nous obtenons le tableau ci-dessus.
Nous constatons que dans chaque cas le produit UI est presque égal à la puissance de la lampe en watt.

Définition de la puissance électrique

La puissance électrique d'un appareil est le produit de la tension à ses bornes par l'intensité du courant qui le traverse. Elle est notée P. P=U.I.
Avec:

Définition du Watt (W)

Si I=1A et U=1V ; P=UI
P=1x1=1W.
Le Watt (W) est la puissance d'un appareil qui soumit à une tension de 1 Volt est traversée par un courant de 1A. Le watt a des multiples:

Caractéristiques nominales d'un appareil

La tension nominale

La tension nominale d'un appareil est la tension sous laquelle il a été conçu pur fonctionner normalement.

La puissance nominale

La puissance nominale d'un appareil est la puissance qu'il consomme lorsqu'il est soumis à sa tension nominale.

Notion de survoltage et de sous voltage

Le sous voltage

Il y'a sous voltage dans un appareil lorsqu'il fonctionne sous une tension inférieure à sa tension nominale. Dans ce cas la lampe brille faiblement.

Le survoltage

Il y'a survoltage dans un appareil lorsqu'il fonctionne sur une tension supérieure à sa tension nominale. Ici la lampe brille fortement mais pendant un court instant et se "grille".
NB: Pour éviter un sous voltage et un survoltage, il faut avant de brancher un appareil dans un secteur s'assurer que sa tension nominale corresponde à sa tension du secteur. Dans le cas contraire, il faut utiliser un transformateur donc le rôle est d'abaisser ou d'élever la tension du secteur.

 

---

Energie électrique

L'énergie électrique consomme ou fournie par un appareil est égale au produit de sa puissance par la durée de son fonctionnement. E=P.t.
Avec:

Si P=1W et t=1s; E=P.t;
E=1x1=1j
Le joule est l'énergie électrique consommée par un appareil ayant 1 Watt de puissance lorsqu’il fonctionne pendant une seconde. E=P.t.
Avec:

Si P=1W et t=1h=3600s; E=P.t; E=1W.1h=1wh=1w.3600s=3600j
1Wh=3600j; 1J=1/3600Wh.

Le compteur d'énergie

Le compteur d'énergie permet d'évaluer la quantité d'énergie consommée par une installation électrique. Il possède un totalisateur qui permet de connaître la quantité d'énergie consommée par la maison. Cette quantité d'énergie est exprimée en KWh.
Pour connaître la consommation d'une installation pendant une période donnée, on fait la différence entre les totaux indiqués au début et à la fin de cette période.

 

---

Résistance électrique

Définition de l'effet joule

Le passage du courant électrique dans une portion de circuit s'accompagne toujours d'un dégagement de chaleur. Ce phénomène déjà appelé effet calorifique est encore appelé effet joule.

Etude quantitative de l'effet joule

Considérons le montage ci-dessus constitué d'élément:

Fermons le circuit. On constate que la température de l'eau augmente sous l'influence de la chaleur dégagée par le résistor. La chaleur dégagée est influencés par le temps l'intensité du courant et la nature du résistor.

Influence du temps

La quantité de chaleur dégagée par effet joule est proportionnelle au temps de passage du courant électrique.

Influence de l'intensité du courant

La quantité de chaleur dégagée par l'effet joule est proportionnelle au carré de l'intensité du courant.

Influence de la nature du résistor

La quantité de chaleur dégagée par effet joule varie avec nature du résistor.

Enoncé de la loi de joule

La quantité de chaleur dégagée par effet joule dans un résistor traversée par un courant électrique est:

Fermons le circuit. On contacte que la température de l'eau augmente sous l'influence de la chaleur dégagée par le résistor. La chaleur dégagée est influencée par le temps, l'intensité du courant et la nature du résistor.

Influence du temps

La quantité de chaleur dégagée par effet joule est proportionnelle au temps de passage du courant électrique.

Influence de l'intensité du courant

La quantité de chaleur dégagée par l'effet est proportionnelle au carré de l'intensité du courant.

Influence de la nature du résistor

La quantité de chaleur dégagée par effet joule varie avec la nature du résistor.

Enoncé de la loi joule

La quantité de chacun dégagée par effet joule dans un résistor traversée par un courant électrique est:

Définition d'un résistor

E=R.I².t; E=U.I.t.
Un résistor ou conducteur ohmique est toute fonction de circuit où l'énergie électrique consommée est entièrement transformée en chaleur.

Résistor électrique

C'est le facteur R dans l'expression E=R.I².t de la loi de joule, avec:

La loi d'Ohm

P=R.I²; par ailleurs P=U.I
U=R.I.
Cette dernière relation traduit la loi d'Ohm qui s'énonce de la manière suivante: La différence de potentielle (U) entre les extrémités d'un résistor est égale au produit de sa résistance (R), par l'intensité (I) du courant qui le traverse.
NB: U=R.I
La résistance d'un résistor caractérise la difficulté qu'il présente au passage du courant électrique.

Résistance équivalente de plusieurs résistor montés en série

R_équi=R₁+R₂+R₃

De façon générale: R_équi=R₁+R₂+R₂+...+R_n