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Ch 15 - Puissance et energie
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3°) Puissance moyenne en régime variable. En régime variable le produit p(t) = u.i représente la puissance instantanée à l'instant t.
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34 ch / 1 880 tr/min + 35 ch / 3 600 tr/min 22 100 - 24 000 kg 169 ch
C'est ainsi que KOBELCO en commercialisant la toute nouvelle SK210HLC-10
Thème 1 : L'énergieEnergie électrique
Ch 4 Energie et puissance électriques
I_ Puissance électrique
1°) Définition
La puissance p, reçue ou cédée par un dipôle soumis à une tension u et parcouru par un
courant d'intensité i est : p = u.i Si u est en volt (V) et i en ampère (A), p est en watt (W).2°) Ordre de grandeur de puissance électrique :
DispositifLampeOrdinateurFourMoteur
électrique de
trainCentrale nucléairePuissance10 W100 W 2 kW1 MW1 GW
3°) Puissance moyenne en régime variable
En régime variable, le produit p(t) = u.i représente la puissance instantanée à l'instant t.
Pour obtenir la puissance moyenne P sur une durée Δt il faut faire la moyenne de p(t) sur la durée Δt (si p est constante sur la durée Δt).Exemple :
la puissance moyenne P de p(t) ci-dessous entre les instants t1 et t5 est donnée par : P = [p2(t2 - t1) + p3(t3 - t2) + p4(t4 - t3) + p5(t5 - t4) ]/(t5 - t1)Application :
Calcul de la puissance moyenne Pmoy de la puissance instantanée p(t) reçue par un appareil ménager sur une dizaine d'heures (graphe de p(t) ci-dessous) On a Pmoy = (50x(2-0)+ 80x(4-2) + 100x(5-4) + 70x(9-5)]/(9-0)p(t) t0 t1 t2 t3 t4 t5 ....p1p2p3
p4 p5 Dans le cas d'une puissance qui varie périodiquement (sinusoïde, carrée ou triangulaire), la puissance moyenne Pmoy est donnée par Pmoy = (Pmax + Pmin )/2.4°) Puissance échangée par les dipôles
Pour un dipôle récepteur, la puissance p est reçue par le dipôle. P est comptée positivement.Pour un dipôle générateur, la puissance p est cédée par le dipôle. P est comptée
négativement.II Energie électrique
L'énergie E échangée par un dipôle de puissance P pendant la durée Δt est :E = P Δt = ui Δt
Si P en W et Δt en s alors E est en joule.
Si P en W et Δt en heure alors E est Wh (wattheure).1 Wh = 3600 J.
Exemple : Une plaque de cuisson de puissance P = 2 kW fonctionne pendant 2 heures. p(t) t (heures)0 2 4 5 9 5080
100
70
0 p(t) t Pmoy Pmax Pmin
L'énergie reçue par la plaque est :
E = P. Δt = 2000x2x3600 = 1,44.107 J = 2000x2 = 4000 Wh = 4 kWh.III - Effet Joule.
1°) Définition.
L'effet Joule est l'effet thermique accompagnant le passage d'un courant électrique dans un conducteur.2°) Transfert d'énergie.
Un conducteur ohmique reçoit l'énergie électrique We ; il la dissipe par effet Joule sous forme de transfert thermique vers le milieu extérieur. L'énergie dissipée par le conducteur ohmique pendant la durée t est:EJ = R. i2 t
La puissance dissipée est:
PJ = R. i2
Exemple : Un radiateur électrique de résistance R = 10 Ω parcouru par un courant d'intensité I = 10 A dissipe une puissance P = R.I2 = 10 x (10)2 = 1000 W = 1 kW. S'il fonctionne pendant deux heures, il fournit une énergie E = P.Δt = 1x2 = 2 kWh.3°) Applications de l'effet Joule.
Chauffage: radiateur, four, fer à repasser...
Eclairage: lampe à incandescence.
Protection des installations électriques: fusibles. Dans certains cas, l'effet Joule est indésirable: pertes d'énergie dans les lignes de transport du courant électriqueéchauffement des composants électroniques
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