PuissanceStudent booklet

Puissance - INDEX - 2006-04-06 - 16:58

- INDEX -

Puissance La puissance électrique peut, dans une certaine mesure, se comparer à l’air que l’on respire : on n’y pense jamais tant qu’on n’en manque pas. La puissance se contente d’être là, à votre service, en permanence. Ce n’est que lorsqu’une coupure de courant se produit, que vous entrez dans une pièce sombre et que vous appuyez instinctivement sur un interrupteur qui a perdu toute utilité, que vous vous rendez compte de son importance dans votre vie quotidienne. Pour expliquer ce qu’est la puissance, nous utiliserons à nouveau l’image de l’eau dans deux cylindres en comparant l’écoulement de l’eau à celui des électrons. Nous apprendrons également à utiliser la loi de Watt pour calculer les unités dans différents circuits.

Illustration par l’eau Illustration par l’électron Unité de mesure Variation de tension Variation de résistance Loi de Watt Exemples d’application de la loi de Watt Exercices Résumé Évaluation

Contenu

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Illustration par l’eauLorsque vous fixez les récipients à la roue à eau, l’eau commence à s'écouler et la roue se met à tourner. Plus la différence entre les niveaux d'eau est importante, plus la vitesse de rotation de la roue est élevée. L’eau fait produire à la roue une certaine quantité de travail par unité de temps.Le travail par unité de temps est appelé puissance (alimentation). La puissance atteint sa valeur maximale lorsque la vitesse de rotation de la roue est la plus élevée. Lorsque les niveaux d'eau s'égalisent, la roue à eau cesse de tourner. La puissance est alors nulle.

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Puissance - BasEl_power_02.swf - 2006-04-06 - 16:57

Illustration par l’électronRemplaçons à présent l’eau par des électrons, les récipients par deux cylindres métalliques et

la roue à eau par une ampoule. Les cylindres contiennent un nombre différent d’électrons, de la

même façon que les deux récipients contenaient différentes quantités d'eau.

_

Lorsque vous connectez les cylindres à l'ampoule, les électrons commencent à se déplacer

d'un cylindre à l'autre et l'ampoule s'allume. Plus la différence entre le nombre d'électrons dans

les cylindres est importante, plus la puissance est élevée (l'intensité de la lumière produite par

l'ampoule augmente). Lorsque le nombre d'électrons s'égalise, la puissance baisse. Les

électrons finissent par cesser de se déplacer, et la puissance devient nulle (l'ampoule s'éteint).

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Puissance - BasEl_power_03.swf - 2006-04-06 - 16:57

Unité de mesureLa puissance se mesure en watts et est représentée par la lettre W. Le watt mesure le travail par unité de temps.La quantité de puissance électrique est symbolisée par la lettre P. _Avant la connexion les cylindres, la puissance est de 0 W. Une fois que vous connectez les cylindres à l'ampoule, la puissance atteint sa valeur maximale, puis baisse de nouveau à 0 W.

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Puissance - BasEl_power_04.swf - 2006-04-06 - 16:57

Variation de tensionLa puissance dans un circuit dépend de la tension et du courant. Dans un circuit présentant une tension de 1 V, un courant de 1 A et une charge électrique d’une résistance de 1 Ohm, une puissance de 1 W est utilisée. En variant la tension et en gardant la même résistance de charge électrique, nous pouvons constater que la puissance dépend de la tension. _L’augmentation de la tension à 5 V fait passer le courant à 5 A selon la loi d’Ohm (I = U/R). La puissance passe de 1 W à 25 W. _L’augmentation de la tension à 2 V fait passer le courant à 2 A selon la loi d’Ohm (I = U/R). La puissance passe de 1 W à 4 W. _Lorsque vous redonnez à la tension sa valeur initiale, la puissance reprend également sa valeur d'origine. _La réduction de la tension à 0,5 V fait passer le courant à 0,5 A selon la loi d’Ohm (I = U/R). La puissance passe de 1 W à 0,25 W. _La réduction de la tension à 0,2 V fait passer le courant à 0,2 A selon la loi d’Ohm (I = U/R). La puissance passe de 1 W à 0,04 W.

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Puissance - BasEl_power_05.swf - 2006-04-06 - 16:57

Variation de résistanceObservons à présent la relation existant entre puissance et courant. Une nouvelle fois, nous

allons utiliser un circuit d’un courant de 1 A, d’une tension de 1 V et d’une charge électrique

d’une résistance de 1 Ohm. La charge électrique est toujours de 1 W. En variant la résistance et

en gardant la même tension, nous pouvons constater que la puissance dépend du courant.

_

L’augmentation de la résistance à 5 Ohms fait passer le courant à 0,2 A selon la loi d’Ohm (I =

U/R). La puissance passe de 1 W à 0,2 W.

_

L’augmentation de la résistance à 2 Ohms fait passer le courant à 0,5 A selon la loi d’Ohm (I =

U/R). La puissance passe de 1 W à 0,5 W.

_

Lorsque vous redonnez à la résistance sa valeur initiale, la puissance reprend également sa

valeur d'origine.

_

La diminution de la résistance à 0,5 Ohms fait passer le courant à 2 A selon la loi d’Ohm (I =

U/R). La puissance passe de 1 W à 2 W.

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La réduction de la résistance à 0,2 Ohm fait passer le courant à 5 A selon la loi d’Ohm (I = U/R).

La puissance passe de 1 W à 5 W.

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Puissance - BasEl_power_06.swf - 2006-04-06 - 16:57

Loi de WattRésumons à présent le rapport entre le courant, la tension et la puissance. La puissance augmente et diminue parallèlement à la tension. De la même façon, la puissance augmente et

diminue parallèlement au courant.

Cette relation peut être représentée comme P = I x U. Cette équation est appelée loi de Watt. La loi de Watt permet de calculer la valeur de la puissance, de la tension ou du courant si les deux autres valeurs sont connues.Pour mémoriser plus facilement la loi de Watt, il est possible de la représenter sous la forme d'un triangle. La ligne horizontale signifie « divisé par » et la ligne verticale « multiplié par ».

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Puissance - BasEl_power_07.swf - 2006-04-06 - 16:57

Exemples d’application de la loi de WattExemple 1

Si nous connaissons la valeur de la tension et de la puissance, nous pouvons alors calculer

celle du courant. Selon la loi de Watt :

P = 36 W, U = 12 V

I = P/U

I = 36 W/12 V

I = 3 A

_

Exemple 2

Si nous connaissons la valeur de la tension et de la puissance, nous pouvons alors calculer

celle du courant. Selon la loi de Watt :

P = 10 W, U = 5 V

I = P/U

I = 10 W/5 V

I = 2 A

_

Exemple 3

Si nous connaissons la valeur du courant et de la puissance, nous pouvons alors calculer celle

de la tension. Selon la loi de Watt :

P = 36 W, I = 3 A

U = P/I

U = 36 W/3 A

U = 12 V

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Puissance - BasEl_power_excer_08.swf - 2006-04-06 - 16:57

ExerciceL’illustration présente un circuit comportant une ampoule.Calculez la puissance, la tension et le courant des différents circuits ci-dessous. Utilisez le triangle de la loi de Watt pour obtenir la formule correcte.

1) Quelle sera la valeur de la puissance du circuit si le courant est de 2 A et la tension de 12 V ?

2) Quelle sera la valeur de la puissance du circuit si le courant est de 3 A et la tension de 7 V ?

3) Quelle sera la valeur de la tension du circuit si la puissance est de 24 W et le courant de 2 A ?

4) Quelle sera la valeur de la tension du circuit si la puissance est de 72 W et le courant de 3 A ?

5) Quelle sera la valeur du courant du circuit si la tension est de 6 V et la puissance de 24 W ?

6) Quelle sera la valeur du courant du circuit si la tension est de 12 V et la puissance de 36 W ?

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Puissance - BasEl_power_sumup_09.swf - 2006-04-06 - 16:57

RésuméIl est fondamental de comprendre en quoi ces trois termes sont liés, car il s’agit d’une notion élémentaire qui est à la base de l’électrotechnique.

Nous reviendrons plus en détail sur la loi de Watt ultérieurement dans ce cours.À titre d’exemple, nous utiliserons la loi de Watt pour calculer la puissance des ampoules et des résistances. Ce résumé peut servir de base à une discussion sur les notions abordées dans ce module. S’il y a des questions, vous pouvez en discuter en groupe.Questions à aborder :De quelle manière la tension, le courant et la puissance sont-ils liés l’un à l’autre ?

Comment cette relation s’exprime-t-elle de façon mathématique ?

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Puissance - BasEl_power_assess_10.swf - 2006-04-06 - 16:57

Évaluation

1) Qu’est-ce que la puissance ? 2) Quelle est l’unité de mesure de la puissance ?

3) Quelle est la puissance d’un circuit dont la tension est de 12 V et le courant de 3 A ?

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