Physique-Chimie · 3ème année collège
Puissance et énergie électriques
Ce qui fait vraiment monter la facture, et pourquoi les câbles chauffent.
01 La puissance électrique
Définition
La puissance mesure la rapidité avec laquelle un appareil convertit l'énergie électrique. Elle se note P et s'exprime en watts (W).
P = U × I
Chaque appareil porte une plaque signalétique indiquant sa tension nominale et sa puissance nominale : « 220 V — 1000 W ». Ce sont les conditions de fonctionnement normal.
| Appareil | Puissance courante |
|---|---|
| Lampe basse consommation | 15 W |
| Téléviseur | 100 W |
| Fer à repasser | 1000 W |
| Chauffe-eau | 2000 W |
02 L'énergie consommée
Définition
L'énergie dépend de la puissance et de la durée d'utilisation.
E = P × t
En joules (J) si t est en secondes ; en kilowattheures (kWh) si P est en kilowatts et t en heures.
Puissance et énergie sont deux choses différentes. Une lampe de 1000 W allumée une minute consomme bien moins qu'une lampe de 100 W allumée toute la nuit. Ce n'est pas la puissance qui remplit la facture, c'est le produit puissance × durée.
Exemple
Un fer à repasser de 1000 W fonctionne 2 heures.
E = 1 kW × 2 h = 2 kWh03 Lire une facture d'électricité
Le compteur mesure l'énergie consommée en kWh. La facture se calcule en multipliant cette consommation par le prix du kilowattheure.
Exemple chiffré
Un chauffe-eau de 2000 W fonctionne 3 heures par jour pendant 30 jours. Le kWh est facturé 1,20 dirham.
E = 2 kW × 3 h × 30 = 180 kWhCoût = 180 × 1,20 = 216 dirhams
Exercice à faire à la maison. Relever le compteur au même moment deux jours de suite, puis calculer la consommation quotidienne du foyer. Les élèves découvrent souvent que le chauffe-eau et le fer pèsent bien plus lourd que les lampes qu'on leur reproche de laisser allumées.
À toi. Un téléviseur de 100 W reste allumé 5 heures par jour. Quelle énergie consomme-t-il en 30 jours, et combien coûte-t-il à 1,20 dh le kWh ?
Coût = 15 × 1,20 = 18 dirhams
Attention à convertir 100 W en 0,1 kW avant de calculer en kWh.
04 L'effet Joule
Définition
L'effet Joule est le dégagement de chaleur produit par le passage du courant dans un conducteur. Il est inévitable dès qu'un courant circule.
Il est recherché dans un radiateur, un four ou un fer à repasser. Il est subi dans les câbles et les moteurs, où il représente une perte d'énergie. Et il devient dangereux quand un câble trop fin chauffe au point d'enflammer son isolant.
C'est aussi le principe du fusible : un fil calibré qui fond avant que le reste de l'installation ne s'échauffe.
✓ L'essentiel
- Puissance
- P = U × I, en watts. Indiquée sur la plaque signalétique.
- Énergie
- E = P × t. En kWh quand P est en kW et t en heures.
- Facture
- Consommation en kWh multipliée par le prix du kWh.
- Effet Joule
- Dégagement de chaleur inévitable au passage du courant.
Les erreurs à éviter
- Confondre puissance et énergie : la durée compte autant que la puissance.
- Calculer en kWh sans convertir les watts en kilowatts.
- Croire que l'effet Joule ne concerne que les appareils de chauffage.