Énergie électrique : \(E = U \cdot I \cdot \Delta t\) où U est la tension en volts (V), I l'intensité en ampères (A), et Δt la durée en secondes (s).
- Identifier les grandeurs U, I et Δt
- Convertir les unités si nécessaire (Δt en secondes)
- Appliquer la formule E = U·I·Δt
- Exprimer le résultat dans l'unité appropriée (Joules)
5 minutes = 5 × 60 = 300 secondes
Tension : U = 12 V, Intensité : I = 2 A, Durée : Δt = 300 s
\(E = U \cdot I \cdot \Delta t = 12 \times 2 \times 300\)
\(E = 24 \times 300 = 7200\) J
L'énergie électrique consommée par le dipôle est de 7200 Joules. Cette énergie s'est transformée en d'autres formes d'énergie (chaleur, lumière, etc.) dans le dipôle.
• Tension : Volts (V)
• Intensité : Ampères (A)
• Durée : Secondes (s)
• Résultat : Joules (J)
Puissance électrique : \(P = \frac{E}{\Delta t}\) ou \(P = U \cdot I\). La puissance est l'énergie consommée par unité de temps. Unité : Watt (W).
Puissance : P = 60 W = 0.06 kW, Durée : Δt = 2 h
\(E = P \cdot \Delta t = 0.06 \times 2\)
\(E = 0.12\) kWh
\(E = 0.12 \times 3,600,000 = 432,000\) J
La lampe consomme 0.12 kWh d'énergie électrique pendant 2 heures. Cette énergie est transformée principalement en énergie thermique et lumineuse.
• 1 kWh = 3,600,000 J (1000 W × 3600 s)
• 1 W = 1 J/s
• Pour les factures : On utilise souvent le kWh
Loi d'Ohm : \(U = R \cdot I\) où U est la tension en volts (V), R la résistance en ohms (Ω), et I l'intensité en ampères (A).
Puissance dissipée : \(P = U \cdot I = R \cdot I^2 = \frac{U^2}{R}\)
\(U = R \cdot I = 10 \times 3 = 30\) V
\(P = U \cdot I = 30 \times 3 = 90\) W
\(P = R \cdot I^2 = 10 \times 3^2 = 10 \times 9 = 90\) W
Le résistor dissipe 90 W d'énergie sous forme de chaleur (effet Joule).
La tension aux bornes du résistor est de 30 V et la puissance dissipée est de 90 W. Cette puissance se transforme entièrement en énergie thermique selon l'effet Joule.
• Loi d'Ohm : U = R·I
• Puissance : P = U·I = R·I² = U²/R
• Énergie : E = P·t = U·I·t
Énergie stockée : Une batterie fournit de l'énergie électrique au circuit. L'énergie fournie est égale à l'énergie stockée initialement (en négligeant les pertes).
1 heure = 1 × 3600 = 3600 secondes
Tension : U = 9 V, Intensité : I = 0.5 A, Durée : Δt = 3600 s
\(E = U \cdot I \cdot \Delta t = 9 \times 0.5 \times 3600\)
\(E = 4.5 \times 3600 = 16,200\) J
\(E = U \cdot I \cdot t = 9 \times 0.5 \times 1 = 4.5\) Wh
L'énergie stockée initialement dans la batterie était de 16,200 Joules (ou 4.5 Wh). Cette énergie a été entièrement fournie au circuit pendant la décharge.
• Capacité : Souvent exprimée en Ah (ampère-heure)
• Énergie stockée : E = U × capacité (Wh)
• Rendement : En pratique, une partie de l'énergie est perdue
Coût énergétique : Produit de l'énergie consommée par le prix unitaire de l'énergie. Important pour les appareils à forte consommation.
30 minutes = 0.5 heure
\(E = P \cdot \Delta t = 2000 \times 0.5 = 1000\) Wh = 1 kWh
\(Coût = E \times prix/kWh = 1 \times 0.20 = 0.20\) €
Une plaque de cuisson consomme beaucoup d'énergie en peu de temps à cause de sa puissance élevée.
Les appareils de forte puissance ont un coût énergétique élevé même s'ils fonctionnent peu de temps.
La plaque de cuisson consomme 1 kWh d'énergie électrique en 30 minutes, ce qui coûte 0.20 €. Les appareils à haute puissance consomment rapidement de l'énergie.
• Énergie consommée : E = P × t (en kWh)
• Coût total : Coût = E × prix_unitaire
• Économie : Limiter la durée d'utilisation des appareils puissants
- Énergie électrique : E = U·I·Δt
- Puissance électrique : P = U·I = E/Δt
- Loi d'Ohm : U = R·I
- Puissance dissipée : P = R·I² = U²/R
- L'énergie électrique dépend de la tension, de l'intensité et de la durée
- Elle se transforme en d'autres formes d'énergie dans les appareils
- Les appareils de forte puissance consomment beaucoup d'énergie rapidement
- Le coût énergétique dépend de la consommation et du tarif unitaire
- La loi d'Ohm relie tension, intensité et résistance dans un dipôle
| Grandeur | Symbole | Unité | Formule |
|---|---|---|---|
| Tension électrique | U | Volt (V) | - |
| Intensité | I | Ampère (A) | - |
| Résistance | R | Ohm (Ω) | - |
| Puissance | P | Watt (W) | P = U·I |
| Énergie | E | Joule (J) | E = U·I·Δt |
