LA PUISSANCE ELECTRIQUE
I. La puissance électrique
A. Indications portées par un appareil électrique
Un appareil électrique porte toujours au moins deux inscriptions.
Exemples : Lampe (220V- 60W) fer à repasser (220V-800W) Thermoplongeur (220V – 500W)
- La première inscription est la tension nominale, c’est la tension d’usage de l’appareil,
- La seconde inscription est la puissance nominale, c’est la puissance consommée par l’appareil lorsqu’il est sous sa tension nominale.
B. Définitions
- La tension nominale d’un appareil électrique est la tension inscrite par le fabricant pour son fonctionnement normal
- la puissance nominale d’un appareil électrique est la puissance électrique consommée lorsque l’appareil est sous sa tension nominale.
Remarque :
- lorsque la tension aux bornes de l’appareil est supérieure à sa tension nominale on dit que l’appareil est en surtension.
- lorsque la tension aux bornes de l’appareil est inférieure à la tension nominale on dit que l’appareil est en sous-tension.
II. Puissance consommée par un appareil en courant continu
A. Expérience
L’expérience suivante est réalisée en utilisant des lampes de caractéristiques déjà connues :
$\textbf{Schéma du montage}$
$\textbf{Résultats de mesure}$
| Puissance inscrite (W) |
Tension mesurée U(V) |
Intensité mesurée I(A) |
Produit U. I (V. A) |
| 4 | 12 | 0,33 | 3,96 |
| 5 | 12 | 0,42 | 5,04 |
| 15 | 12 | 1,22 | 14,64 |
| 21 | 12 | 1,75 | 21 |
La valeur du produit est approximativement égale à la puissance inscrite
B. Définition
La puissance consommée par un appareil électrique soumis à une tension continue est égale au produit de la tension à ses bornes par l’intensité du courant qui le traverse.
$P=U \cdot I \left\{\begin{array}{}ð” ðžð§ ð¯ð¨ð¥ð \\ðˆ ðžð§ ðšð¦ð©èð«ðž \\ð ðžð§ ð°ðšðð \end{array}\right.$
L’unité internationale de puissance est le watt (w), on utilise aussi les multiples et les sous-multiples du watt.
- Le milliwatt (mW) 1mw = $10^{-3}$ w
- Le kilowatt (kW) 1kw = $10^{3}$ w
- Le mégawatt (MW) 1Mw = $10^{6}$ w
III. Application pratiques
A. Calcul de l’intensité
Connaissant la puissance consommée par un appareil électrique et la tension à ses bornes on peut calculer l’intensité du courant qui le traverse.
On sait que : $P = U \cdot I$ $\Longrightarrow$ $I=\frac{P}{U}$
B. Puissance totale consommée dans une installation
La puissance totale consommée dans une installation est égale à la somme des puissances d’appareils fonctionnant simultanément.
$ð_{ðð¨ð} = ð_ðŸ + ð_ðŸ + ð_👠+ ⋯ + ð_ð§$
Tous les appareils étant installés en dérivation, l’intensité totale est la somme des intensités traversant chaque appareil. Ainsi on peut calculer l’intensité limite dans une installation, ce qui facilite le choix du fusible ou un disjoncteur à maximum.
La valeur maximale d’intensité est : $ðˆ_ð = ðˆ_ðŸ + ðˆ_ðŸ + ðˆ_👠+ ⋯ + ðˆ_ð§$
IV. EXERCICES D’APPLICATION
$\textbf{Questions de cours}$
- Définir la puissance électrique
- Quelle est l’unité internationale de puissance électrique ?
- Sur le culot d’une lampe électrique on peut lire les inscriptions suivantes : 12V-32W, quelle est la signification de ces inscriptions ?
- Donner deux raisons de la nécessité du montage en dérivation dans les installations domestiques
- Quel est le rôle du fusible dans les installations domestiques ?
- Quel est le rôle du disjoncteur dans les installations domestiques ?
Montrer que la puissance consommée par un conducteur ohmique peut s’écrire P = $\frac{U^2}{R}$
$\textbf{Exercice 1}$
Dans un jardin public l’éclairage se compose de 18 lampes susceptibles de fonctionner simultanément : 8 lampes de 60w ; 4 lampes de 40w ; 5 lampes de 100w ; 1 lampe de 150w. La tension d’alimentation est 220V. Déterminer :
- La puissance totale en W et en KW
- Le calibre du fusible parmi les suivants : 5A ; 10A. 16A ; et 32A. Celui qui doit être utilisé sur la ligne d’alimentation afin de protéger le circuit.
- Le responsable du jardin veut souscrire pour abonnement de 1,1kwh, pourrait-il faire fonctionner toutes les lampes ensemble ?
$\textbf{Exercice 2}$ : Une lampe électrique porte les inscriptions suivantes : 220V – 75W
- Que signifient ces inscriptions ?
- On veut calculer la puissance électrique effectivement consommée par cette lampe
- Quelles mesures doit-on faire et avec quels appareils ?
- Faire le schéma du montage
- On mesure U=225V et I=0,35A
- Quelle est la puissance électrique réellement consommée par cette lampe ?
- Quelle énergie consomme-t-elle en fonctionnant pendant 12 minutes en Wh et en J.