Puissance électrique
P = U · I
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Puissance | P | W |
| Tension | U | V |
| Intensité | I | A |
Elec Class
apprendre l'électricité en manipulant
Fiche de cours · chapitre 5 sur 15
La puissance électrique est le produit de la tension par le courant : P = U × I, en watts. Multipliée par la durée de fonctionnement, elle donne l'énergie consommée, W = P × t, que le fournisseur facture en kilowattheures.
Le résultat se calcule sous tes yeux, ligne par ligne, comme au tableau.
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Formule utilisée P = U · I
3Le résultat
Puissance P2,3 kW
Sous 230 V, un appareil parcouru par 10 A absorbe une puissance de 2,3 kW.
La définition, l'essentiel à retenir et des exemples de tous les jours.
La puissance P = U·I est l'énergie échangée par seconde, en watts. Dans une résistance, elle est entièrement transformée en chaleur (effet Joule) : P = R·I² = U²/R.
L'énergie W = P·t se mesure en joules ; le distributeur facture en kilowattheures (1 kWh = 3,6 × 10⁶ J). Une machine reçoit une puissance absorbée Pa et en restitue une part utile Pu : son rendement est η = Pu / Pa, toujours inférieur à 1.
La puissance, c'est l'effort que tu fournis à chaque coup de pédale ; l'énergie, c'est la fatigue accumulée au bout du trajet. Un cycliste amateur tient environ 150 W : en une heure, il fournit 0,15 kWh, à peine 5 centimes d'électricité à 0,30 €/kWh. Limite : ton corps a un rendement d'environ 25 %, il dépense donc bien plus d'énergie qu'il n'en donne aux pédales.
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Puissance | P | W |
| Tension | U | V |
| Intensité | I | A |
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Puissance | P | W |
| Résistance | R | Ω |
| Intensité | I | A |
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Énergie | W | J |
| Puissance | P | W |
| Temps | t | s |
En kWh : puissance en kW × temps en heures.
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Rendement | η | - |
| Puissance utile | Pu | W |
| Puissance absorbée | Pa | W |
Quatre étapes pour réussir un exercice, puis un exemple corrigé ligne par ligne.
Puissance (W), énergie (J ou kWh) ou rendement (sans unité) ? « Pendant 3 heures » signale presque toujours une énergie.
P = U × I si tu as U et I ; P = R × I² ou U² / R si tu as la résistance ; W = P × t pour l'énergie.
kW et heures donnent des kWh ; W et secondes donnent des joules. Ne mélange jamais les deux.
Un rendement est compris entre 0 et 1 ; une prise de 16 A sous 230 V ne fournit pas plus de 3 680 W.
Un radiateur de 2 000 W fonctionne sous 230 V. Quel courant absorbe-t-il, quelle est sa résistance ? Il chauffe 3 h par jour pendant 30 jours : quelle énergie, et quel coût à 0,30 €/kWh ? Un moteur absorbe 1 500 W et fournit 1 200 W : quel rendement ?
I = P / U = 2 000 / 230 = 8,7 A. R = U² / P = 230² / 2 000 = 26,5 Ω.
W = P · t = 2 kW × 90 h = 180 kWh, soit 180 × 0,30 = 54 € (en joules : 180 × 3,6 × 10⁶ = 6,48 × 10⁸ J).
η = Pu / Pa = 1 200 / 1 500 = 0,8, soit 80 % ; les 300 W restants partent en chaleur.
On multiplie sa puissance en kW par sa durée d'utilisation en heures. Un sèche-cheveux de 1 800 W utilisé 10 minutes par jour : 1,8 × 10 / 60 = 0,3 kWh par jour, soit 9 kWh sur 30 jours.
Énergie annuelle en kWh × prix du kWh. Un téléviseur de 100 W allumé 4 h par jour : 0,1 × 4 × 365 = 146 kWh, soit environ 44 € à 0,30 €/kWh.
I = P / U. Un four de 3 000 W sous 230 V absorbe 3 000 / 230 ≈ 13 A : il lui faut une prise sur un circuit protégé à 16 A au moins.
À cause de l'effet Joule : sa résistance transforme une puissance P = R × I² en chaleur. Le courant étant au carré, doubler le courant multiplie l'échauffement par 4 ; une rallonge enroulée, qui évacue mal cette chaleur, peut fondre.
C'est sa puissance nominale, celle qu'il absorbe sous sa tension nominale (230 V pour un appareil de la maison). Une lampe « 6 V, 3 W » branchée sous 6 V absorbe 3 W ; sous une tension plus faible, elle absorbe moins.
Une partie de l'énergie se perd toujours : effet Joule dans les bobinages, frottements, pertes magnétiques dans le fer. Un petit moteur rend souvent entre 50 et 80 %, un gros moteur industriel plus de 95 %.
Le kilowatt est une puissance (ce que l'appareil consomme à chaque instant), le kilowattheure une énergie (ce qu'il a consommé au bout d'un certain temps). Un appareil de 1 kW allumé 1 h consomme 1 kWh.
Ce sont deux écritures de P = U·I où l'on a remplacé U par R·I, ou I par U/R (loi d'Ohm). On choisit celle dont on connaît les données.
Du plus simple au plus complet, chaque exercice a sa correction pas à pas.
Faire relever à la maison la puissance de cinq appareils (étiquette ou notice) et leur durée d'utilisation par jour, puis calculer en classe leur consommation annuelle et son coût ; au labo, vérifier P = U × I sur une lampe 6 V, 3 W.
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