La puissance électrique
La puissance électrique indique la quantité d’énergie transférée par unité de temps. Elle s’exprime en watts, symbole W. En courant continu, la puissance reçue par un dipôle se calcule par P = U × I. Pour les appareils résistifs étudiés en alternatif, on utilise cette relation avec les valeurs efficaces de U et I.
À la fin de ce chapitre, vous saurez
- Distinguer puissance et énergie
- Lire une indication nominale
- Utiliser P = UI dans les cas adaptés
- Calculer une puissance totale et reconnaître une surcharge
PrérequisTension en V et intensité en A · Loi d’Ohm · Conversion W et kW
Un bon cours, ça se partage.
Que signifie la puissance d’un appareil ?
Un appareil de grande puissance peut transférer beaucoup d’énergie en peu de temps. Cela ne suffit pas à connaître sa consommation sur une journée : il faut aussi savoir combien de temps il fonctionne. Une petite lampe allumée très longtemps peut recevoir plus d’énergie qu’un appareil puissant utilisé quelques secondes.
Définition
Puissance électrique : La puissance électrique P est le rythme du transfert d’énergie électrique. Son unité est le watt : 1 W correspond à un transfert d’un joule par seconde.
| Indication | Lecture |
|---|---|
| 10 W | Puissance de dix watts |
| 1 kW | Mille watts |
| 2,2 kW | Deux mille deux cents watts |
| 100 W pendant une durée inconnue | Ne suffit pas à calculer l’énergie consommée |
Que veulent dire tension et puissance nominales ?
Les indications nominales décrivent les conditions de fonctionnement prévues par le fabricant. Sur une lampe « 6 V – 3 W », 6 V est la tension nominale et 3 W la puissance reçue dans ce fonctionnement nominal. Appliquer une autre tension peut modifier son fonctionnement ou la détériorer.
Attention
Une puissance inscrite n’est pas toujours la puissance consommée à chaque instant : certains appareils possèdent plusieurs réglages ou alternent marche et arrêt. Pour les exercices, on applique l’hypothèse de fonctionnement donnée.
Comment utiliser P = U × I ?
En courant continu, on utilise la tension aux bornes du dipôle et l’intensité qui le traverse. Dans les exercices d’appareils résistifs alimentés en alternatif, la formule s’utilise avec les valeurs efficaces. Elle ne permet pas de calculer sans précision la puissance active de tout moteur ou appareil électronique : le modèle doit être adapté.
Méthode
Calculer une puissance
- Identifier le dipôle et les grandeurs qui le concernent.
- Convertir l’intensité en ampères si elle est donnée en milliampères.
- Multiplier U par I.
- Écrire le résultat en W, puis éventuellement en kW.
Une lampe de laboratoire
Une lampe alimentée sous 6 V est traversée par 0,5 A.
- P = 6 × 0,5 = 3 W.
- Une seconde lampe sous 6 V et traversée par 1 A reçoit 6 W.
- La comparaison d’éclat dépend aussi de la technologie et du rendement des lampes.
Retrouver une intensité nominale
Un appareil résistif de 1 100 W est étudié sous 220 V.
- I = P/U = 1 100/220 = 5 A.
- 220 V est ici une donnée de l’exercice.
- On ne réalise pas cette mesure sur le secteur en classe : le calcul est documentaire.
Quel lien avec la loi d’Ohm ?
Pour un conducteur ohmique, U = RI. En remplaçant U dans P = UI, on obtient P = RI². En remplaçant I par U/R, on obtient P = U²/R. Ces relations s’appliquent au même conducteur et dans les conditions du modèle. Une résistance transforme l’énergie reçue en énergie thermique : c’est l’effet Joule.
Un conducteur de 20 Ω
Calculer sa puissance lorsqu’il est traversé par 0,2 A.
- P = R × I² = 20 × 0,2² = 0,8 W.
- Vérification : U = 20 × 0,2 = 4 V puis P = 4 × 0,2 = 0,8 W.
Comment calculer la puissance de plusieurs appareils ?
Pour plusieurs appareils fonctionnant simultanément dans les conditions précisées, on additionne les puissances effectivement reçues. Dans une installation domestique, les appareils sont alimentés sur des branches en dérivation. La puissance totale augmente lorsqu’on utilise plusieurs appareils en même temps.
Trois appareils dans un exercice
Un radiateur de 1 500 W, une lampe de 10 W et un appareil de 90 W fonctionnent ensemble.
- Ptotale = 1 500 + 10 + 90 = 1 600 W.
- Cela correspond à 1,6 kW.
- Ce total ne donne pas encore l’énergie : la durée reste à connaître.
Pourquoi une surcharge peut-elle échauffer les fils ?
Un courant trop important peut provoquer un échauffement excessif des conducteurs. Les dispositifs de protection et les limites d’utilisation des prises et rallonges servent notamment à réduire ce risque. Une multiprise n’augmente pas la puissance que le circuit peut fournir sans danger.
Attention
Une limite indiquée sur un équipement se respecte ; un calcul scolaire simplifié ne remplace pas sa notice. Ne pas contourner une protection électrique ni modifier une installation. Les exercices comparent des données, sans demander de manipulation du secteur.
Comment distinguer les grandeurs sur une copie ?
U désigne une tension, I une intensité, P une puissance et E une énergie. Les unités aident à repérer une confusion : V × A donne W dans le modèle étudié. Une durée n’est pas nécessaire pour calculer P à partir de U et I ; elle sera nécessaire pour calculer E à partir de P.
Questions fréquentes
Comment calculer la puissance électrique en 3AC ?
Que signifie la puissance nominale ?
Quelle différence entre puissance et énergie ?
Comment calculer la puissance totale des appareils ?
Quiz : 12 questions sur ce chapitre
12 questions tirées au hasard parmi les 12 de ce chapitre : le quiz est différent à chaque visite. Une seule réponse est correcte, et vous voyez immédiatement si la vôtre l'est.
Q1La puissance se mesure en…
Réponse incorrecte
Le watt décrit un transfert d’énergie par unité de temps.
Bonne réponse : W
Le watt décrit un transfert d’énergie par unité de temps.
Q21 kW vaut…
Réponse incorrecte
Le préfixe kilo représente mille.
Bonne réponse : 1 000 W
Le préfixe kilo représente mille.
Q3En continu, P vaut…
Réponse incorrecte
Le produit de la tension par l’intensité donne la puissance reçue.
Bonne réponse : U × I
Le produit de la tension par l’intensité donne la puissance reçue.
Q46 V et 0,5 A donnent…
Réponse incorrecte
On applique P = U × I avec U = 6 V et I = 0,5 A : P = 6 × 0,5 = 3 W.
Bonne réponse : 3 W
On applique P = U × I avec U = 6 V et I = 0,5 A : P = 6 × 0,5 = 3 W.
Q5La puissance nominale correspond…
Réponse incorrecte
Elle est associée au fonctionnement nominal de l’appareil.
Bonne réponse : aux conditions prévues
Elle est associée au fonctionnement nominal de l’appareil.
Q6Pour calculer l’énergie à partir de P, il manque…
Réponse incorrecte
L’énergie dépend du temps de fonctionnement.
Bonne réponse : la durée
L’énergie dépend du temps de fonctionnement.
Q7Pour un conducteur ohmique, P =…
Réponse incorrecte
On remplace U par RI dans P = UI.
Bonne réponse : RI²
On remplace U par RI dans P = UI.
Q8Une multiprise…
Réponse incorrecte
Les limites de courant et de puissance restent à respecter.
Bonne réponse : n’augmente pas la capacité du circuit
Les limites de courant et de puissance restent à respecter.
Q9200 mA =…
Réponse incorrecte
Les milliampères se convertissent en ampères avant le calcul.
Bonne réponse : 0,2 A
Les milliampères se convertissent en ampères avant le calcul.
Q10La puissance totale simultanée est…
Réponse incorrecte
Les puissances reçues s’additionnent.
Bonne réponse : la somme des puissances
Les puissances reçues s’additionnent.
Q11P = UI en alternatif nécessite ici…
Réponse incorrecte
La formule ne représente pas sans précaution toute puissance active.
Bonne réponse : le cas résistif avec valeurs efficaces
La formule ne représente pas sans précaution toute puissance active.
Q12L’effet Joule transforme l’énergie électrique en…
Réponse incorrecte
Le conducteur s’échauffe en dissipant l’énergie reçue.
Bonne réponse : énergie thermique
Le conducteur s’échauffe en dissipant l’énergie reçue.
Votre note
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Le chapitre est à revoir en entier
Ne recommencez pas le quiz tout de suite : relisez d'abord tout le cours, en refaisant sur votre cahier chaque exemple guidé au lieu de le lire. Enchaînez avec les exercices « facile », correction masquée, puis revenez ici. C'est en une seule séance de travail que la note change.
À revoir : 12 questions manquées
La puissance se mesure en…
Bonne réponseW
Le watt décrit un transfert d’énergie par unité de temps.
1 kW vaut…
Bonne réponse1 000 W
Le préfixe kilo représente mille.
En continu, P vaut…
Bonne réponseU × I
Le produit de la tension par l’intensité donne la puissance reçue.
6 V et 0,5 A donnent…
Bonne réponse3 W
On applique P = U × I avec U = 6 V et I = 0,5 A : P = 6 × 0,5 = 3 W.
La puissance nominale correspond…
Bonne réponseaux conditions prévues
Elle est associée au fonctionnement nominal de l’appareil.
Pour calculer l’énergie à partir de P, il manque…
Bonne réponsela durée
L’énergie dépend du temps de fonctionnement.
Pour un conducteur ohmique, P =…
Bonne réponseRI²
On remplace U par RI dans P = UI.
Une multiprise…
Bonne réponsen’augmente pas la capacité du circuit
Les limites de courant et de puissance restent à respecter.
200 mA =…
Bonne réponse0,2 A
Les milliampères se convertissent en ampères avant le calcul.
La puissance totale simultanée est…
Bonne réponsela somme des puissances
Les puissances reçues s’additionnent.
P = UI en alternatif nécessite ici…
Bonne réponsele cas résistif avec valeurs efficaces
La formule ne représente pas sans précaution toute puissance active.
L’effet Joule transforme l’énergie électrique en…
Bonne réponseénergie thermique
Le conducteur s’échauffe en dissipant l’énergie reçue.
Exercices corrigés
10 exercices classés du plus simple au plus difficile. Cherchez d'abord seul, puis révélez la correction rédigée étape par étape.
Exercice 1
FacileConvertis 1,8 kW en W et 750 W en kW.
Correction
1,8 kW = 1 800 W. 750 W = 0,75 kW.
Exercice 2
FacileU = 12 V et I = 0,25 A en courant continu. Calcule P.
Correction
P = 12 × 0,25 = 3 W.
Exercice 3
FacileExplique les indications « 6 V – 3 W » d’une lampe.
Correction
Elle est prévue pour fonctionner nominalement sous 6 V, en recevant alors une puissance de 3 W.
Exercice 4
MoyenUn dipôle continu reçoit 9 V et 200 mA. Calcule sa puissance.
Correction
200 mA = 0,2 A. P = 9 × 0,2 = 1,8 W.
Exercice 5
MoyenUn appareil résistif de 440 W fonctionne sous 220 V dans l’exercice. Calcule I.
Correction
I = 440/220 = 2 A. On utilise le modèle résistif indiqué.
Exercice 6
MoyenTrois appareils consomment simultanément 1 200 W, 800 W et 50 W. Quelle puissance totale ?
Correction
Ptotale = 1 200 + 800 + 50 = 2 050 W = 2,05 kW.
Exercice 7
MoyenUne résistance de 50 Ω est traversée par 0,1 A. Calcule P.
Correction
P = RI² = 50 × 0,1² = 0,5 W. Vérification : U = 5 V et UI = 0,5 W.
Exercice 8
MoyenUn appareil de 2 000 W consomme-t-il nécessairement plus d’énergie par jour qu’une lampe de 10 W ?
Correction
Pas sans connaître les durées. La puissance décrit le rythme ; l’énergie dépend aussi du temps de fonctionnement.
Exercice 9
DifficileUn équipement donné pour 2 300 W alimente déjà 1 800 W. L’ajout d’un appareil de 700 W respecte-t-il cette limite de puissance ?
Correction
Le total atteint 2 500 W, supérieur à 2 300 W : la limite indiquée est dépassée.
Ce calcul vérifie seulement cette limite documentaire ; il ne valide pas l’ensemble d’une installation réelle.
Exercice 10
DifficileUn conducteur ohmique de 40 Ω reçoit 8 V. Calcule I puis P, et vérifie avec U²/R.
Correction
I = 8/40 = 0,2 A ; P = 8 × 0,2 = 1,6 W.
U²/R = 64/40 = 1,6 W : les résultats concordent.