La Puissance Electrique en courant continu

I) Energie électrique

EDF vous fournit de l'énergie électrique. Il la facture à environ 15 centimes le kilowatt/heure. On dit aussi travail pour énergie.

Il existe plusieurs unités d'énergie.

L'unité S.I. d'énergie est le joule (J)

Cependant le joule est une unité très petite et EDF utilise le kilowatt/heure (KWh).

 

1KWH = 1000 Wh = 3 600 000 J

 

II) La puissance électrique 

Supposons qu'une batterie de panneaux solaires puisse vous fournir 5KWh par jour. 

Avec ces 5KWh, vous pourrez faire fonctionner en général bien plus longtemps une lampe qu'un gros radiateur électrique.

L'énergie ne suffit donc pas à elle toute seule pour caractériser la consommation d'un appareil.

On a donc définit une nouvelle grandeur la puissance.

La   puissance est l'énergie fournie ou consommée pendant une unité de temps.

L'unité S.I. de puissance est le WATT (W).

 

Dans le système S.I., la puissance est le nombre de joules consommés (ou fournis) pendant une seconde.

Nous avons donc la formule :

 

Dans le système S.I.   

    P est en Watt (W)

    t en secondes (s)

   alors E sera en joule (J)

  par contre Si

   P est en Watt (W)

   t en heures (h)

  E sera en watt.heure (Wh)

 

 

III) De quoi dépend la puissance ?

Si l'intensité qui traverse le filament d'une lampe à incadescence augmente, la lampe éclaire davantage. Donc la puissance lumineuse émise sera plus grande. La puissance dépend de l'intensité.

Si la tension aux bornes d'une lampe augmente, la lampe éclairera davantage, donc la puissance dépend de la tension.

D'où la formule de la puissance en courant continu :

P = U.I

Dans le SI : P est en watts(W), U en volts(V) et I en ampères(A) 

 

Exemples d'utilisation :

* Un radiateur électrique de 5 KW est branché sur 220V.

Le disjoncteur divisionnaire sur lequel est branché le fer est de 16 A.

L'installation va-t-elle disjoncter ? 

P = U.I     ===>    I = P/U   = 5000/220  =  22.7 A

 

Le disjoncteur coupe le courant aux alentours de 16 A, il va donc disjoncter.

 

* Un émetteur est branché sur une tension de 13,6V. L'alimentation indique qu'en émission l'intensité qu'elle fournit est de 20A.

Quelle  est la puissance consommée par l'émetteur ? Cet émetteur envoie-t-il cette puissance dans l'air ?

Non, c'est la puissance consommée. Une partie de cette puissance part en chaleur dans l'air lors du chauffage des tubes etc. Si on suppose qu'il sort 100 W, on peut calculer le rendement ρ du TX :

Ici:       Soit un rendement de l'ordre de 36,8%

 

IV) En faisant intervenir la résistance

 La loi d'ohm peut être écrite de trois façons :       

On peut définir 3 possibilités différentes:

1 cas

Dans la formule de la puissance remplaçons U par RI (puisque la loi d'ohm nous dit que c'est la même chose).

Nous avons alors une nouvelle formule pour la puissance :

On peut alors en déduire:

 

mais surtout:    

 

2° cas

Cette fois on remplace I par U/R. cela donne :

 

 d'où la formule :

Comme précédemment, on peut la modifier et écrire :

mais surtout :                    

 

Exemple :

Quelle est la résistance d'un radiateur électrique de 1 KW branché sur 220 V ?

 

 

Remarque :

Comme l'énergie E (on dit encore travail W) est égale à la puissance multipliée par le temps, on peut aussi écrire :

 

 

V) Puissance consommée dans les circuits

1) Dans un circuit série

 Soit le circuit série :

serie1

 

 La pile délivre une puissance P=UI=ReqI

où Req est la résistance équivallente aux deuxs résistances en série  

R1 consomme une puissance P1=R1I2

R2 consomme une puissance P2=R2I2

 

On peut écrire que :

P=ReqI=(R1+R2)I2=R1I2+R2I2=P1+P2

La puissance totale consommée dans le circuit est égale à la somme des puissances consommées par chacun des appareils

 

2) Dans un circuit parallèle

 

parallele2serie2
On peut écrire :     P = UI

P1=UI1

P2= UI2

P3=UI3

D'après la loi des noeuds: I=I1+I2+I3 nous avons

P=UI=U(I1+I2+I3)=UI1+UI2+UI3=P1+P2+P3

La puissance totale consommée dans le circuit est égale à la somme des puissances consommées par chacun des appareils