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Puissances en régime sinusoïdal

15 décembre 2025

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1. Vue d'ensemble

Ce cours porte sur les puissances en régime sinusoïdal monophasé, en distinguant régimes continu, variable, actif, réactif et complexe. Il explique comment calculer, décomposer et analyser ces puissances dans un circuit électrique, en insistant sur leur rôle, relations, et leur importance pratique pour optimiser la consommation et réduire les pertes. Les concepts clés incluent la puissance active, réactive, apparente, le facteur de puissance, et l'utilisation des représentations complexes et de Boucherot.

2. Concepts clés & Éléments essentiels

  • Puissance en régime sinusoïdal : moyenne et instantanée
  • En régime continu : puissance constante
  • En régime variable : puissance instantanée p(t) = v(t) * i(t)
  • Puissance active : P = V * I * cos(ϕ), exprimée en Watts (W)
  • Puissance réactive : Q = V * I * sin(ϕ), exprimée en Volt-Ampère Réactif (VAR)
  • Puissance apparente : S = V * I, en Volt-Ampère (VA)
  • Décomposition de la puissance : S = P + jQ
  • Facteur de puissance : F = P / S = cos(ϕ)
  • Relations entre puissances : P, Q, S, représentation de Fresnel
  • Puissance complexe : S = V * I*, avec I* conjugué de I
  • Comportement des dipôles R, L, C : P et Q selon leur nature
  • Préconisations EDF : facteur de puissance > 0,93, limitation de puissance réactive
  • Méthode de Boucherot : bilan des puissances dans une installation

3. Points à Haut Rendement

  • Puissance active : P = V * I * cos(ϕ), en W
  • Puissance réactive : Q = V * I * sin(ϕ), en VAR
  • Puissance apparente : S = V * I, en VA
  • Relation complexe : S = P + jQ = V * I*
  • Déphasage : ϕ, angle entre tension et courant
  • Facteur de puissance : F = cos(ϕ), limite > 0,93 en France
  • Relations : P = Re(S), Q = Im(S)
  • Dipôles : résistance R (P = V²/R), inductance L (Q = V² / (ωL)), condensateur C (Q = V² * ωC)
  • Puissance dans inductance : P = 0, Q ≠ 0
  • Puissance dans condensateur : P = 0, Q ≠ 0
  • Limitation de la puissance réactive pour réduire pertes
  • Bilan global : somme des puissances actives et réactives

4. Tableau de Synthèse

ConceptPoints ClésNotes
Puissance activeP = V * I * cos(ϕ)En W, consommation réelle
Puissance réactiveQ = V * I * sin(ϕ)En VAR, stockage d'énergie
Puissance apparenteS = V * IEn VA, total complexe
Relation complexeS = P + jQS en forme complexe
Facteur de puissanceF = P / S = cos(ϕ)Limite > 0,93 en France
Dipôle résistifP = V² / RPas de Q
Dipôle inductifQ = V² / (ωL), P = 0Déphasage positif
Dipôle capacitifQ = V² * ωC, P = 0Déphasage négatif
Bilan puissanceS_total = √(P_total² + Q_total²)Utilisé pour dimensionner

5. Mini-Schéma (ASCII)

Puissance en régime sinusoïdal
 ├─ Puissance active (P)
 ├─ Puissance réactive (Q)
 └─ Puissance apparente (S)
     └─ Relation complexe : S = P + jQ

6. Bullets de Révision Rapide

  • La puissance active est en Watts, liée au travail utile
  • La puissance réactive est en VAR, liée au stockage d'énergie dans inductances et condensateurs
  • La puissance apparente combine les deux, en VA
  • Le facteur de puissance indique l'efficacité de la conversion d'énergie
  • La relation S = V * I* permet de représenter la puissance en forme complexe
  • Un déphasage ϕ de 0° correspond à un facteur de puissance de 1
  • Les inductances consomment de la puissance réactive positive
  • Les condensateurs fournissent de la puissance réactive négative
  • La limite EDF impose un facteur de puissance > 0,93
  • La méthode de Boucherot permet de faire le bilan global des puissances
  • La puissance dans un dipôle dépend de sa nature (résistance, inductance, condensateur)
  • La puissance réactive augmente la consommation de courant dans le réseau
  • La réduction de Q limite les pertes dans la distribution électrique
  • La représentation de Fresnel illustre le déphasage entre tension et courant
  • La formule de Boucherot permet de calculer la puissance totale d'une installation
  • La puissance complexe facilite la gestion et l'optimisation des réseaux électriques

Puissances en régime sinusoïdal

Fiche de révision

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Fiche de Révision : Puissances en Régime Sinusoïdal Monophasé

1. 📌 L'essentiel

  • La puissance active (P) représente l'énergie réellement consommée, en Watts (W). La puissance ré (Q) correspond à l'énergie stockée dans les champs magnétiques ou électriques, en VAR.
  • La puissance apparente (S) est la combinaison vectorielle de P et Q, en VA.
  • La relation complexe : $ S = P + jQ $ permet une représentation efficace.
  • Le facteur de puissance (F) = $ \cos(\varphi) $, indique l'efficacité énergétique.
  • En régime sinusoïdal, P = V * I * cos(ϕ), Q = V * I * sin(ϕ).
  • Les dipôles R, L, C ont des comportements spécifiques : résistance pure, inductance, condensateur.
  • La limite EDF impose un facteur de puissance > 0,93 pour réduire pertes et pénalités.
  • La méthode de Boucherot permet d'analyser le bilan global de puissance dans une installation.

2. 🧩 Structures & Composants clés

  • Source électrique — fournit tension (V) et courant (I) sinusoïdaux.
  • Résistance (R) — dissipe l'énergie, P = V²/R.
  • Inductance (L) — stocke énergie magnétique, Q = V²/(ωL).
  • Condensateur (C) — stocke énergie électrique, Q = V² * ωC.
  • Puissance active (P) — énergie utile, en Watts.
  • Puissance réactive (Q) — énergie stockée, en VAR.
  • Puissance complexe (S) — représentation vectorielle, en VA.
  • Facteur de puissance (F) — ratio P/S, indique efficacité.
  • Déphasage (ϕ) — angle entre tension et courant.
  • Représentation de Fresnel — diagramme vectoriel illustrant déphasage.

3. 🔬 Fonctions, Mécanismes & Relations

  • La puissance active (P) correspond au travail utile fourni.
  • La puissance réactive (Q) représente le stockage d'énergie dans inductances et condensateurs.
  • La puissance apparente (S) est la norme du vecteur puissance complexe.
  • La relation : $ S = V \times I^* $ (I* = conjugué de I).
  • Le déphasage ϕ détermine le rapport P/S : $ \cos(\varphi) $.
  • La puissance dans un dipôle résistif : P = V²/R, Q = 0.
  • Dans un inducteur : Q = V²/(ωL), P = 0.
  • Dans un condensateur : Q = V² * ωC, P = 0.
  • La réduction de Q limite les pertes et améliore le facteur de puissance.
  • La méthode de Boucherot permet de faire le bilan global en combinant toutes les puissances.

4. Tableau Comparatif

ÉlémentCaractéristiques clésNotes / Différences
Puissance active (P)$ P = V \times I \times \cos(\varphi) $Energie réellement consommée
Puissance réactive (Q)$ Q = V \times I \times \sin(\varphi) $Stockage d'énergie dans champs
Puissance apparente (S)$ S = V \times I $Magnitude vectorielle totale
Relation complexe$ S = P + jQ $Représentation vectorielle
Facteur de puissance$ F = \cos(\varphi) $Limite > 0,93 en France
Résistance (R)$ P = V^2 / R $, Q = 0Dissipation d'énergie
Inductance (L)$ Q = V^2 / (\omega L) $, $ P = 0 $Déphasage positif (ϕ > 0)
Condensateur (C)$ Q = V^2 \times \omega C $, $ P = 0 $Déphasage négatif (ϕ < 0)

5. 🗂️ Diagramme Hiérarchique

Puissances en régime sinusoïdal
 ├─ Puissance active (P)
 ├─ Puissance réactive (Q)
 └─ Puissance apparente (S)
     └─ Relation complexe : S = P + jQ

6. ⚠️ Pièges & Confusions fréquentes

  • Confondre puissance active et réactive.
  • Croire que Q ne concerne que les inductances.
  • Négliger l'impact du déphasage sur le facteur de puissance.
  • Oublier que P = V * I * cos(ϕ) ne donne pas la puissance instantanée.
  • Confondre puissance apparente (S) et puissance réelle (P).
  • Ignorer la limite de facteur de puissance imposée par EDF.
  • Penser que Q est une puissance dissipée.
  • Confondre la représentation complexe avec une simple addition.

7. ✅ Checklist Examen Final

  • Définir la puissance active, réactive, apparente.
  • Expliquer la relation S = P + jQ.
  • Calculer P, Q, S à partir de V, I, ϕ.
  • Comprendre le rôle des dipôles R, L, C.
  • Interpréter le facteur de puissance.
  • Savoir représenter le déphasage avec Fresnel.
  • Appliquer la méthode de Boucherot pour le bilan.
  • Connaître les limites imposées par EDF.
  • Différencier puissance instantanée et moyenne.
  • Analyser l’impact du déphasage sur la consommation.
  • Optimiser la puissance réactive pour réduire pertes.
  • Utiliser la formule $ S = V \times I^* $ pour la puissance complexe.
  • Identifier la puissance dans chaque dipôle.
  • Comprendre l’effet du déphasage sur le courant.
  • Savoir dimensionner un système en fonction de S, P, Q.
  • Maîtriser le diagramme vectoriel de Fresnel.

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Quelle est la formule de la puissance active dans un circuit sinusoïdal ?

P = V * I / cos(ϕ)
P = V * I * sin(ϕ)
P = V * I * tan(ϕ)
P = V * I * cos(ϕ)

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