Lorsqu’un courant électrique traverse un dipôle, de l’énergie électrique est transférée et convertie en une autre forme d’énergie. Ce chapitre étudie comment quantifier cette énergie et cette puissance échangées, ainsi que les pertes par effet Joule.
Puissance électrique
P = U × I (W). Pour un résistor : P = R×I² = U²/R.
L’effet Joule
Tout conducteur traversé par un courant s’échauffe. P_J = R × I² (loi de Joule).
Énergie électrique
E = P × t (J). En pratique : 1 kWh = 3,6×10⁶ J.
Rendement d’un récepteur
Pour un moteur : P_absorbée = U×I, P_J = r×I² (pertes), P_utile = P_absorbée − P_J. η = P_utile / P_absorbée.
Exercice d’application
Exercice 1 — R=100Ω, I=0,5A. Calculer U et P.
Exercice 2 — Lampe 12V;0,25A. Calculer P et énergie en 2h.
Exercice 3 — Radiateur R=40Ω, U=220V. Calculer I, P, énergie en kWh sur 3h.
Exercice 4 — Moteur U=24V, I=2A, r=1,5Ω. Calculer P absorbée, P_J, P utile.
Exercice 5 — Avec les données précédentes, calculer η et l’énergie utile en 30 min.
Exercice 6 — Chauffe-eau 2000W, 1,5h/jour, 1,2 DH/kWh. Coût sur 30 jours.
Exercice 7 — Fer à repasser R=48,4Ω, U=220V. a) Calculer P. b) Résistance R’ à ajouter en série pour P’=500W.
Corrigés
Corrigé 1 — U=50V, P=25W.
Corrigé 2 — P=3W, E=6Wh.
Corrigé 3 — I=5,5A, P=1210W, E=3,63kWh.
Corrigé 4 — P_a=48W, P_J=6W, P_utile=42W.
Corrigé 5 — η=87,5%, E_utile=75600J.
Corrigé 6 — E=3kWh/jour×30=90kWh, coût=108DH.
Corrigé 7 — a) P=1000W. b) R_tot=96,8Ω, R’=48,4Ω.
