La puissance électrique est quantité physique qui mesure la quantité d'énergie nécessaire à un circuit électrique pour fonctionner pendant un temps donné, influencer donc dans la consommation d'énergie électrique des appareils électriques. Plus la puissance électrique est importante, plus la dépense énergétique est importante. La puissance électrique peut être utilisé pour calculer l'énergie dépensée pour les installations électriques.
A lire aussi: Conseils pour économiser de l'électricité
Thèmes de cet article
- 1 - Récapitulatif des puissances électriques
- 2 - Qu'est-ce que l'énergie électrique ?
-
3 - Unité de mesure de la puissance électrique
- Quelles sont les formules de puissance électrique ?
- → Puissance électrique liée à la résistance électrique et au courant électrique
- → Puissance électrique liée à la tension électrique et à la résistance électrique
- → Puissance électrique liée à la tension électrique et au courant électrique
- → Puissance électrique liée à l'énergie et au temps
- 4 - Comment calculer la puissance électrique ?
-
5 - Types de puissance électrique
- → Puissance électrique active
- → Puissance électrique réactive
- → Puissance électrique apparente
- 6 - Exercices résolus sur la puissance électrique
Résumé de la puissance électrique
UN pouvoir électrique mesure la quantité d'énergie électrique fournie aux circuits électriques pendant un intervalle de temps.
L'unité de mesure de la puissance électrique est le Watt.
La puissance électrique peut être calculée à partir des relations entre la résistance électrique, la tension électrique et le courant électrique.
La puissance électrique peut être active, réactive ou apparente.
La puissance active est celle utilisée dans la transformation de l'énergie électrique en une autre énergie utile, provoquant la lumière, le mouvement et la chaleur, et mesurée en kilowatts (kW).
La puissance réactive est la puissance inutile, qui n'a pas été utilisée par la puissance active, mesurée en kiloVolt-Ampère réactif (kVAR).
La puissance apparente est la puissance résultante dans un circuit électrique, mesurée en kilowatt-ampère (kWA).
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Qu'est-ce que l'énergie électrique ?
L'énergie électrique est un quantité physique scalaire qui mesure la quantité de énergie l'électricité accordée à circuits électriques pendant un intervalle de temps. Plus la puissance électrique de l'appareil est importante, plus l'énergie consommée par celui-ci est importante. C'est pourquoi les douches et les climatiseurs sont les plus gros consommateurs d'électricité domestique.
Unité de mesure de la puissance électrique
Selon Système international d'unités (SI), L'unité de mesure de la puissance électrique est le Watt., représenté par la lettre W, en l'honneur du scientifique James Watt (1736-1819), qui fit breveter sa machine à copier, son moteur rotatif et autres, et perfectionna la machine à vapeur.
Quelles sont les formules de puissance électrique ?
→ Puissance électrique liée à la résistance électrique et au courant électrique
\(P=R\cdot i^2\)
P → puissance électrique, mesurée en watts \([W]\).
R → résistance électrique, mesurée en Ohm \([Ω ]\).
je → courant électrique, mesuré en Ampère \([UN ]\).
→ Puissance électrique liée à la tension électrique et à la résistance électrique
\(P=\frac{U^2}R\)
P → puissance électrique, mesurée en watts \([W]\).
tu → tension électrique, mesurée en volts \([V]\).
R → résistance électrique, mesurée en Ohm \([Ω ]\).
→ Puissance électrique liée à la tension électrique et au courant électrique
\(P=i\cdot ∆U\)
P → puissance électrique, mesurée en watts \([W]\).
je → courant électrique, mesuré en Ampère \([UN ]\).
\(∆U\) → variation de tension électrique, également appelée différence de potentiel électrique, mesurée en Volts \([V]\).
→ Puissance électrique liée à l'énergie et au temps
\(P=\frac{E}{∆t}\)
P → puissance électrique, mesurée en kilowatts \([kW ]\).
ET → énergie, mesurée en kilowatts par heure \([kWh ]\).
t → variation temporelle, mesurée en heures \( [H ]\).
Comment calculer la puissance électrique ?
La puissance électrique est calculé en fonction des informations données par les relevés. S'il s'agit d'un exercice sur la consommation d'énergie électrique, nous utiliserons la formule de la puissance électrique liée à la variation de l'énergie et du temps. Cependant, s'il s'agit d'un exercice sur les circuits électriques, nous utiliserons les formules de puissance électrique liées à Tension électrique, courant électrique et/ou résistance électrique. Ci-dessous, nous verrons des exemples de ces deux formes.
Exemple 1:
Quelle est la puissance électrique d'une douche qui dépense une énergie mensuelle de 22500 Wh, allumée tous les jours pendant 15 minutes ?
Résolution:
Commençons par convertir les minutes en heures :
\(\frac{15\ min}{60\ min}=0.25\ h\)
Comme il est connecté tous les jours, tous les mois, nous aurons :
\(0.25\ h\cdot 30\ jours=7.5\ h\)
Par la suite, nous calculerons la puissance électrique, en utilisant la formule qui la relie à l'énergie et à la variation temporelle :
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(P=\frac{22500}{7.5}\)
\(P=3\kW\)
La douche électrique a une puissance électrique de 3 kW ou 3000 Watts.
Exemple 2 :
Quelles sont la puissance électrique et la tension dans un circuit qui a une résistance de 100Ω qui transporte un courant de 5UN?
Résolution:
Tout d'abord, nous allons calculer la puissance électrique à l'aide de la formule qui la relie à la résistance électrique et au courant électrique :
\(P=R\cdot i^2\)
\(P=100\cdot 5^2\)
\(P=100\cdot 25\)
\(P=2500\ W\)
\(P=2,5\kW\)
Ensuite, nous calculerons la tension électrique à l'aide de la formule qui la relie à la puissance électrique et à la résistance électrique :
\(P=\frac{U^2}R\)
\(2500=\frac{U^2}{100}\)
\(U^2=2500\cdot 100\)
\(U^2=250000\)
\(U=\sqrt{250000}\)
\(U=500\ V\)
Cependant, la tension électrique aurait également pu être calculée à l'aide de la formule qui la relie à la puissance électrique et au courant électrique :
\(P=i\cdot ∆U\)
\(2500=5\cdot ∆U\)
\(∆U=\frac{2500}5\)
\(∆U=500\ V\)
Voir aussi :Première loi d'Ohm - la relation de la résistance électrique à la tension électrique et au courant électrique
Types d'énergie électrique
La puissance électrique peut être classée en puissance active, en puissance réactive ou en puissance apparente.
→ Puissance électrique active
La puissance électrique active, également appelée puissance électrique réelle ou utile, est celui transmis au charge capable de convertir l'énergie électrique en une autre forme d'énergie utilisable (travail utile), produisant de la lumière, du mouvement et de la chaleur. Elle se mesure en kilowatts (kW).
→ Puissance électrique réactive
La puissance électrique réactive, également appelée énergie électrique inutile, est celle qui n'a pas été utilisée dans le processus de conversion de l'énergie électrique en d'autres formes d'énergie utile, étant stockée et rétabli dans le générateur, servant de chemin constant que l'énergie active emprunte pour effectuer un travail utile et pour magnétiser les enroulements de équipement. Il est mesuré en KiloVolt-Ampère Réactif (kVAR).
→ Puissance électrique apparente
La puissance électrique apparente est la puissance totale d'un circuit, la somme de la puissance active et de la puissance réactive. Elle est mesurée en kilowatt-ampère (kWA).
Exercices résolus sur l'énergie électrique
question 1
(CUP)
L'électricité est produite à partir de la lumière à l'aide de cellules photosensibles, appelées cellules solaires photovoltaïques. Les cellules photovoltaïques sont en général constituées de matériaux semi-conducteurs, aux caractéristiques cristallines et déposés sur de la silice. Ces cellules, regroupées en modules ou panneaux, constituent les panneaux solaires photovoltaïques. La quantité d'énergie générée par un panneau solaire est limitée par sa puissance, c'est-à-dire qu'un panneau de 145 W, avec six heures utiles d'ensoleillement, génère environ 810 Watts par jour.
Source: http://www.sunlab.com.br/Energia_solar_Sunlab.htm
Vérifiez le nombre d'heures pendant lesquelles le panneau décrit peut maintenir allumée une lampe fluorescente de 9 watts.
A) 9 heures
B) 18h
C) 58 heures
D) 90 heures
Résolution:
Variante D
Nous allons calculer l'énergie fournie par le panneau électrique à l'aide de la formule qui la relie à la puissance et au temps :
\(P=\frac{E}{∆t}\)
Avec une puissance d'environ 810 Watts par jour, nous avons l'énergie de :
\(810=\frac{E}{24}\)
\(E=810\cdot 24\)
\(E=19\ 440\ W\cdot h\)
Ainsi, la consommation énergétique de la lampe pendant la journée est de :
\(9=\frac{E}{24}\)
\(E=9\cdot 24\)
\(E=216\ W\cdot h \)
En faisant correspondre la quantité d'énergie générée par les panneaux avec la consommation d'énergie des lampes, on obtient :
\(19440=216\cdot t \)
\(t=90\h\)
Ainsi, les lampes fonctionnent pendant 90 heures lorsqu'elles sont connectées au panneau.
question 2
(IFSP)En entrant dans un magasin de matériaux de construction, un électricien voit l'annonce suivante :
SAVE: les lampes fluorescentes de 15 W ont la même luminosité (éclairage)
lampes à incandescence de plus de 60 W.
Selon l'annonce, pour économiser de l'électricité, l'électricien change une ampoule incandescent par un fluorescent et conclut que, en 1 heure, les économies d'énergie électrique, en kWh, seront dans
A) 0,015.
B) 0,025.
C) 0,030.
D) 0,040.
E) 0,045.
Résolution:
Variante E
Pour calculer les économies d'énergie électrique, nous allons d'abord calculer la dépense énergétique de la lampe fluorescente et de la lampe à incandescence, en utilisant la formule de la puissance électrique :
\(P=\frac{E}{∆t}\)
\(E=P\cdot ∆t\)
L'énergie de la lampe fluorescente est :
\(E_{fluorescent}=P\cdot ∆t\)
\(E_{fluorescent}=15\cdot1\)
\(E_{fluorescent}=15\ Wh\)
Pour obtenir la valeur en kilowattheures, nous devons diviser par 1000, donc :
\(E_{fluorescent}=\frac{15\ Wh}{1000}=0,015\ kWh\)
L'énergie de la lampe à incandescence est :
\(E_{incandescent}=P\cdot∆t\)
\(E_{incandescent}=60\cdot1\)
\(E_{incandescent}=60\ Wh\)
Pour trouver la valeur en kilowattheures, nous devons diviser par 1000, donc :
\(E_{incandescent}=\frac{60\ Wh}{1000}=0,060\ kWh\)
Ainsi, les économies d'énergie sont :
\(Économie=E_{incandescent}-E_{fluorescent}\)
\(Économie=0,060-0,015\)
\(Économie=0,045\)
De Pamella Raphaella Melo
Professeur de physique
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