Fiche de révision · Physique-chimie 3ePuissance et énergie électriques
3e trimestre · chapitre 11 sur 13
La puissance indique la rapidité avec laquelle un appareil consomme l'énergie, et l'énergie consommée dépend aussi de la durée d'utilisation.
L'essentiel à retenir
- P = U × I, en watts
- E = P × t
- Joule ou kilowattheure
- 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J
- Fusible et disjoncteur contre les surintensités
La leçon
1. La puissance nominale
La puissance nominale est indiquée sur la plaque signalétique de l'appareil. C'est la puissance qu'il reçoit quand il fonctionne normalement, sous sa tension nominale. Elle s'exprime en watts (W), avec 1 kW = 1 000 W.
Exemple
Plaque d'une bouilloire : « 230 V – 2 000 W ». Branchée sur 230 V, elle reçoit 2 000 W, soit 2 kW.
2. La relation P = U × I
Pour un appareil en courant continu, ou un appareil de chauffage en courant alternatif, la puissance est le produit de la tension par l'intensité. On en déduit I = P / U.
P = U × I
Exemple
Bouilloire de 2 000 W sous 230 V : I = P / U = 2 000 / 230 ≈ 8,7 A.
3. L'énergie électrique
L'énergie électrique consommée dépend de la puissance de l'appareil et de sa durée de fonctionnement. Avec P en watts et t en secondes, E est en joules (J). Avec P en kilowatts et t en heures, E est en kilowattheures (kWh).
E = P × t
Exemple
Radiateur de 1,5 kW qui fonctionne 4 h : E = 1,5 × 4 = 6 kWh.
4. Du kilowattheure au joule
Le joule est l'unité internationale de l'énergie, mais il est très petit. Pour l'électricité de la maison, on utilise donc le kWh : 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3 600 000 J.
1 kWh = 3,6 × 10⁶ J
Exemple
6 kWh = 6 × 3,6 × 10⁶ J = 2,16 × 10⁷ J.
5. Compteur et facture
Le compteur électrique mesure l'énergie consommée, en kWh. L'énergie consommée sur une période est la différence entre deux relevés. La facture vaut l'énergie consommée multipliée par le prix du kWh, plus l'abonnement.
Exemple
Relevés : 12 450 kWh puis 12 750 kWh, soit 300 kWh consommés. À 0,20 € le kWh (prix choisi pour l'exemple) : 300 × 0,20 = 60 €, plus l'abonnement.
6. Surintensité et coupe-circuit
Les appareils branchés sur une même prise multiple sont en dérivation : leurs intensités s'additionnent. Une intensité trop grande, la surintensité, échauffe les fils par effet Joule et peut provoquer un incendie. Le fusible et le disjoncteur ouvrent alors le circuit ; le disjoncteur différentiel, lui, protège les personnes contre l'électrocution.
Exemple
Deux appareils de 2 000 W sur une multiprise prévue pour 16 A : I = 8,7 + 8,7 = 17,4 A, c'est une surintensité.
La méthode
Comment calculer une énergie et son coût
- Repère la puissance P et la durée t dans l'énoncé.
- Choisis des unités qui vont ensemble : kW et h pour des kWh (1 500 W = 1,5 kW ; 30 min = 0,5 h), ou W et s pour des joules.
- Calcule E = P × t.
- Pour le coût, multiplie l'énergie en kWh par le prix du kWh.
Pièges à éviter
- Dans E = P × t, garde des unités qui vont ensemble : W et s donnent des joules, kW et h donnent des kWh.
- Ne confonds pas puissance et énergie : le watt mesure une puissance, le kWh mesure une énergie, malgré le mot « watt » dans son nom.
- Une prise multiple ne permet pas de brancher sans risque autant d'appareils qu'elle a de prises : leurs intensités s'additionnent dans le même fil et peuvent créer une surintensité.
Vocabulaire
- Puissance nominale
- Puissance reçue par un appareil en fonctionnement normal.
- Watt (W)
- Unité de puissance.
- Kilowattheure (kWh)
- Unité d'énergie, égale à 3,6 × 10⁶ J.
- Surintensité
- Intensité trop grande qui fait chauffer les fils.
- Disjoncteur
- Appareil qui coupe le circuit en cas de surintensité.
- Effet Joule
- Conversion d'énergie électrique en énergie thermique.
Teste-toi
3 questions pour vérifier, corrigées tout de suite.
Flashcards
Essaie de répondre avant d'ouvrir la carte.
Qu'est-ce que la puissance nominale d'un appareil ?
La puissance qu'il reçoit quand il fonctionne normalement sous sa tension nominale ; elle est inscrite sur sa plaque signalétique.
En quelle unité s'exprime la puissance ?
En watts (W). 1 kW = 1 000 W.
Quelle relation relie puissance, tension et intensité ?
P = U × I, avec P en W, U en V et I en A (pour un appareil de chauffage ou en courant continu).
La suite dans Réviz
4 autres questions, 5 autres flashcards, la carte mentale du chapitre, et ce qui coince qui revient au bon moment jusqu'au contrôle.
Ce que le programme attend
- Définir la puissance nominale d'un appareil
- Utiliser la relation P = U × I
- Calculer une énergie électrique avec E = P × t
- Utiliser le joule et le kilowattheure et convertir entre eux
- Exploiter une facture d'électricité ou un compteur
- Expliquer le rôle d'un coupe-circuit (fusible, disjoncteur) face aux surintensités
Référence : Programme du cycle 4 de physique-chimie (BO spécial n°11 du 26/11/2015, ajusté BO n°31 du 30/07/2020). Une erreur dans cette fiche ? Signale-la, elle sera corrigée.