Résumé de cours

Énergie et puissance électriques Physique-Chimie · 1re · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com

Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Tout bilan électrique se ramène à $P = U \cdot I$ — et une source réelle délivre $U = E - r\,I$ .

L’intensité : un débit de charges

Le courant est assuré par des porteurs de charge : électrons libres dans un métal, ions dans une solution.

Intensité

$I = \frac{Q}{\Delta t} \qquad Q = N \times e$

I en A, Q en C, Δt en s. N : nombre de porteurs, e = 1,60 × 10⁻¹⁹ C.

La source réelle de tension

Caractéristique d’une source réelle

$U = E - r \cdot I$

E : force électromotrice (V), r : résistance interne (Ω). Sur le graphique U = f(I) : E est l’ordonnée à l’origine, −r le coefficient directeur.

Conséquences pratiques de $r$ : la tension chute quand l’intensité augmente, et la source s’échauffe. En court-circuit : $U = 0$ mais $I$ est maximale — toute la puissance part dans $r$ .

Puissance, énergie, effet Joule

Puissance et énergie

$P = U \cdot I \qquad \mathcal{E} = P\,\Delta t$

P en W, énergie en J. 1 kWh = 3,6 × 10⁶ J (pas 3 600 !). Ordres de grandeur : LED ≈ 10 W, bouilloire ≈ 2 kW, TGV ≈ 10 MW.

Effet Joule

$P_{\text{Joule}} = R\,I^2$

Conversion irréversible d’énergie électrique en énergie thermique dans un conducteur ohmique (U = RI). Utile (radiateur) ou subie (pertes).

Le rendement

Rendement d’un convertisseur

$\eta = \frac{P_{\text{utile}}}{P_{\text{reçue}}}$

Sans unité, toujours ≤ 1. Bilan d’une source réelle : E·I = U·I + r·I² — le terme r·I² est dissipé par effet Joule.

Les pièges classiques

Unités et lectures graphiques

Une puissance est en watts, une énergie en joules — ne pas les confondre. Le rendement ne dépasse jamais 1. Et sur la caractéristique $U = f(I)$ , lire $E$ à l’ordonnée à l’origine et $-r$ à la pente : c’est l’exploitation graphique type.

Exercices corrigés

Exercices — Énergie et puissance électriques

5 exercices d'application avec corrigés détaillés : puissance et énergie électriques, effet Joule et rendement d'un convertisseur.

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