Énergie électrique

La puissance électrique est le produit d’une tension électrique par l’intensité d’un courant électrique.

\(\bbox[10px,border:2px solid black]{\large{P=\color{red}{U}\times \color{blue}{i}}}\)

 

Le courant électrique

circuit1Définition : le courant électrique est un flux de charges électriques à travers un conducteur.

Dans un solide (métal, …) les charges sont des électrons libres, dans un liquide, ce sont des ions.

Le sens conventionnel du courant électrique est le sens du mouvement des porteurs de charges positives (charge électrique de l’électron : \(q=-e\approx-1,6.10^{-19}\) coulomb \color{green}{[C]}). Le sens conventionnel du courant est donc le sens inverse du mouvement des électrons (\(q<0\)).

Définition : l’intensité du courant électrique $i(t)$ est la quantité d’électricité transportée par unité de temps.

\(\bbox[10px,border:2px solid black]{\Large{i(t)=\frac{dq(t)}{dt}}}\) \(\Large{\color{green}{[A]}=\frac{\color{green}{[C]}}{\color{green}{[s]}}}\)
\(dq\) est la quantité infinitésimale d’électricité qui traverse la section du conducteur pendant la durée infinitésimale \(dt\).

La tension électrique

circuit2Une tension électrique est une différence de potentiel électrique (ou d.d.p.) :

\(\bbox[10px,border:2px solid black]{u = v_B – v_A}\)
  • \(u\) : tension électrique entre les points A et B
  • \(v_A\), \(v_B\) : potentiels électriques aux points A et B

Le potentiel électrique est défini à une constante près.
La référence des potentiels électriques est la « masse électrique ». C’est le « 0 V » :
masse_terre

Remarque : ne pas confondre masse et terre: le symbole « terre » signifie « au potentiel de la Terre ».

 

Schéma électrique interactif

Modifier la valeur de la tension du générateur, et observer les variations de potentiel (épaisseur des traits) dans le circuit et la variation du courant qui y circule.
Modifier la valeur de la résistance et observer la variation du courant qui circule dans la circuit.

 

Énergie électrique

La puissance dérive de l’énergie :

\(\bbox[10px,border:2px solid black]{\large{P(t)=\frac{dE(t)}{dt}}}\) \(\Large{\color{green}{[W]}=\frac{\color{green}{[J]}}{\color{green}{[s]}}}\)
\(dE\) est l’énergie infinitésimale mise en jeu pendant la durée infinitésimale \(dt\)

L’énergie électrique s’exprime le plus souvent en \(\color{green}{[Wh]}\) (Watt-heure)

 

 

Dipôles « Générateurs » et « Récepteurs »

Un dipôle est un conducteur relié à un circuit en deux points.

  • circuit3Un dipôle générateur est un dipôle qui fournit de la puissance électrique.
  • Un dipôle récepteur est un dipôle qui consomme de la puissance électrique.

 

 

Mesure des grandeurs électriques

Intensité du courant

Un ampèremètre mesure l’intensité du courant qui le traverse. Il est donc branché en série :

circuit4circuit5

On peut éviter d’insérer un appareil de mesure dans un circuit en utilisant une pince ampèremétrique, ou bien une sonde de courant (transformation d’une intensité de courant en une tension proportionnelle)

Tension

La tension se mesure en branchant un appareil (voltmètre ou oscilloscope) entre deux points de potentiels différents du circuit (aux bornes d’un dipôle par exemple).

circuit6

Pour des tensions continues, ou alternatives, on utilise un voltmètre, pour des tensions qui varient rapidement, on utilise un oscilloscope.

Puissance – Énergie

On peut mesurer la puissance en multipliant les mesures d’intensité de courant et de tension.

circuit7

Mais il existe des appareils qui opèrent cette multiplication et affichent une mesure de puissance (en W) et comptent l’énergie en (en Wh)

oscilloprisecompteur

 


Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *