Fiche de révision : Puissance et énergie électriques

📋 Plan du Cours

1. Grandeurs électriques et puissance
2. Relation entre puissance tension intensité
3. Mesure de l’énergie électrique
4. Économies d’énergie et durée
5. Calculs d’énergie des appareils
6. Coût et étiquette énergétique

📖 1. Grandeurs électriques et puissance

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité électrique : Intensité du courant électrique qui parcourt un circuit et qui s’exprime en ampères (A).
• Tension électrique : Tension électrique appliquée à un appareil et qui s’exprime en volts (V).

📝 Points essentiels

• Les lampes étudiées ont une tension nominale de 12 V et peuvent avoir une puissance de 21 W ou de 5 W.

• L’indication 500 mA correspond à une intensité électrique de 0,5 A.

💡 Astuce mémo

La tension U pousse le courant, tandis que l’intensité I le mesure.

📖 2. Relation entre puissance tension intensité

★ À maîtriser

📐 Formule — La puissance électrique vérifie $P = U \times I$, avec P en watts (W), U en volts (V) et I en ampères (A).

• La puissance électrique se mesure avec un wattmètre et 1 kW vaut 1000 W.

Compléments

📐 Formule — La tension se calcule avec $U = \frac{P}{I}$ lorsqu’on connaît la puissance et l’intensité.

• Pour un four soumis à 220 V et traversé par 15 A, la puissance vaut 3300 W selon $P = 220 \times 15$.

💡 Astuce mémo

PUI : Puissance = U × Intensité

📖 3. Mesure de l’énergie électrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie électrique : Énergie électrique consommée qui dépend de la puissance P d’un appareil et de sa durée d’utilisation t.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’énergie consommée vérifie $E = P \times t$.

📐 Formule — Les conversions d’énergie sont $1\,\text{Wh} = 3600\,\text{J}$ et $1\,\text{kWh} = 1000\,\text{Wh}$.

• Dans le système international, E s’exprime en joules (J), P en watts (W) et t en secondes (s).

Compléments

• Dans le système usuel, E s’exprime en wattheures (Wh), P en watts (W) et t en heures.

💡 Astuce mémo

Compter le temps et la puissance, puis convertir J ↔ Wh.

📖 4. Économies d’énergie et durée

★ À maîtriser

📌 À puissance constante, réduire la durée d’utilisation réduit proportionnellement l’énergie consommée.

• Depuis 2008, le temps de scintillement de la tour Eiffel est passé de 10 à 5 minutes au début de chaque heure afin d’économiser l’énergie.

Compléments

📌 À durée constante, diminuer la puissance des lampes réduit l’énergie consommée.

• Pour mesurer une énergie électrique, on branche un compteur d’énergie sur une prise, on branche l’appareil sur le compteur, on initialise le compteur, puis on fait fonctionner l’appareil pendant au moins 4 minutes.

• Pour illuminer la tour Eiffel, 20 000 lampes de 6 W fonctionnent de façon aléatoire au début de chaque heure.

💡 Astuce mémo

Réduire la durée ou la puissance → réduire l’énergie consommée.

📖 5. Calculs d’énergie des appareils

★ À maîtriser

• Un four de 3000 W fonctionnant pendant 4 heures consomme 43 200 000 J, soit 12 000 Wh ou 12 kWh.

• Une lampe de 40 W fonctionnant pendant 5 heures consomme 200 Wh.

Compléments

• Un sèche-linge de 2000 W fonctionnant 4 heures par semaine pendant 52 semaines consomme 1 497 600 000 J, soit 416 000 Wh ou 416 kWh par an.

• Pour 20 000 lampes de 6 W fonctionnant pendant 10 minutes, l’énergie consommée est de 7 200 000 J, soit 2000 Wh ou 20 kWh.

• Pour les mêmes 20 000 lampes fonctionnant pendant 5 minutes, l’énergie consommée est de 3 600 000 J, soit 1000 Wh ou 10 kWh.

📖 6. Coût et étiquette énergétique

★ À maîtriser

• Une console de 125 W utilisée 1 heure par jour consomme 125 Wh, soit 0,125 kWh par jour.

• L’étiquette énergie informe le consommateur sur les caractéristiques d’un produit et permet de comparer différentes gammes de modèles.

• L’étiquette du téléviseur indique une consommation annuelle de 196 kWh/an, une puissance de 134 W et une diagonale d’image de 152 cm.

Compléments

📐 Formule — La durée annuelle d’utilisation d’un téléviseur se calcule avec $t = \frac{E}{P}$, après conversion de l’énergie en Wh si la puissance est exprimée en W.

• Sur 30 jours, cette console consomme 3,75 kWh.

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs et appareils de mesure