Fiche de révision : Énergie et puissance

📋 Plan du Cours

1. Formes d’énergie
2. Conversion et rendement énergétique
3. Puissance moyenne et énergie
4. Puissance instantanée et aires

📖 1. Formes d’énergie

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie électrique : Due aux déplacements d’électrons et d’ions.
• Énergie mécanique : La somme de l’énergie cinétique et de l’énergie potentielle.
• Énergie thermique : Correspond à l’agitation des atomes et augmente lorsque la température d’un corps augmente.
• Énergie chimique : Stockée dans les liaisons entre les atomes, notamment dans les combustibles fossiles et les batteries, et utilisée grâce aux réactions chimiques.
• Énergie nucléaire : Stockée dans les noyaux et utilisée grâce à la fission ou à la fusion nucléaire.
• Énergie rayonnante : Transportée par les ondes électromagnétiques, notamment la lumière et l’infrarouge.

📖 2. Conversion et rendement énergétique

🔑 Notions clés & Définitions

• Convertisseur d’énergie : Transforme une forme d’énergie en une autre forme d’énergie.

★ À maîtriser

• Une chaîne énergétique représente une énergie absorbée E_abs entrant dans un convertisseur, une énergie utile E_u produite et des pertes.

📐 Formule — Le rendement énergétique vérifie $\eta = \frac{E_u}{E_{abs}}$ et n’a pas d’unité.

📐 Formule — Le bilan énergétique vérifie $E_{abs}=E_u+Pertes$, donc $E_u=E_{abs}-Pertes$ et $Pertes=E_{abs}-E_u$.

Compléments

• Des exemples de convertisseurs d’énergie sont:
  • les moteurs
  • les panneaux photovoltaïques
  • les piles

💡 Astuce mémo

Pertes d’énergie → rendement inférieur à 1

📖 3. Puissance moyenne et énergie

★ À maîtriser

📐 Formule — La puissance moyenne d’un dispositif vérifie $P=\frac{\Delta E}{\Delta t}=\frac{E_2-E_1}{t_2-t_1}$.

• Les unités utilisées sont:
  • l’énergie ΔE en joules ou en kilowattheures
  • la puissance P en watts ou en kilowatts
  • la durée Δt en secondes ou en heures

Compléments

• Pour E = 5,0·10³ J et t = 4800 s, la puissance moyenne vaut $P=\frac{5{,}0\cdot10^3}{4{,}8\cdot10^3}=1{,}0\ \mathrm{W}$.

• Pour P = 600 W et t = 3000 s, l’énergie vaut 1,8·10⁶ J, soit 0,5 kWh.

• Pour P = 40 kW et E = 660 MJ, la durée d’utilisation vaut 16 500 s, soit 4,6 h.

💡 Astuce mémo

Énergie = quantité ; puissance = débit d’énergie

📖 4. Puissance instantanée et aires

★ À maîtriser

📐 Formule — La puissance instantanée p(t) est la dérivée de l’énergie e(t) par rapport au temps : $p(t)=\frac{de(t)}{dt}$.

• Sur le graphe de l’énergie e(t), la puissance instantanée à une date donnée est la pente de la tangente à la courbe à cette date.

📐 Formule — L’énergie consommée entre 0 et t vérifie $E=\int_0^t P(t)\,dt$ et correspond à l’aire sous la courbe de P(t).

Compléments

📐 Formule — Sur un intervalle, la pente de la courbe e(t) vérifie $p=\frac{\Delta e}{\Delta t}=\frac{e_b-e_a}{t_b-t_a}$.

• Pour une puissance de 50 W constante pendant 30 s, l’énergie consommée vaut 1500 J, et deux intervalles identiques donnent 3000 J entre 0 et 120 s.

💡 Astuce mémo

Pente de e(t) → puissance ; aire sous P(t) → énergie

📊 Tableaux de synthèse

Formes d’énergie