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L'énergie électrique

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Rappel sur les grandeurs électriques

  • En régime stationnaire, la tension électrique, notée UU, est la différence de potentiel électrique entre deux points différents du circuit. Elle s’exprime en volts (V\text{V}).
  • Aussi appelé énergie potentielle électrostatique, le potentiel électrique est la quantité de travail nécessaire pour déplacer une charge électrique d’un point A à un point B.
  • Par convention, en France, on représente la tension électrique allant de la borne négative à la borne positive.
  • L’intensité électrique, notée II, est une mesure de la quantité de charges électriques transitant dans le circuit par unité de temps. Elle s’exprime en ampère (A\text{A}).
  • Par convention, l’intensité est représentée allant de la borne positive à la borne négative.
  • La résistance électrique d’un composant quantifie son aptitude à s’opposer à un courant électrique.
  • Elle est donnée par la loi d’Ohm : R=UIR=\dfrac U I, et s’exprime en ohm (Ω\Omega).

Une résistance électrique s’exprime en ohm (Ω\Omega).

  • On qualifie de dipôle ohmique tout composant vérifiant la loi d’Ohm.
  • La puissance électrique, notée PP, est le débit d’énergie traversant un composant par unité de temps.
  • Elle est donnée par la relation : P=U×IP=U\times I, et s’exprime en watt (W\text{W}).

Conséquences de la présence d’une résistance électrique

  • Une source de tension réelle est constituée d’un assemblage d’une source de tension idéale, de force électromotrice EE, en série avec une résistance interne, c’est-à-dire la résistance que le générateur oppose à son propre courant, notée RR.
  • Lorsqu’un composant électrique est branché en série de la source de tension et que le circuit est parcouru par une intensité II, cette source fournit au circuit une tension UU, inférieure à la force électromotrice EE, qui vérifie la relation : U=ER×IU=E-R\times I.
  • L’effet Joule est la dissipation d’énergie sous forme thermique qui se produit au sein d’une résistance électrique de valeur RR.
  • La puissance dissipée est la puissance fournie à la résistance caractérisée par une différence de tension vérifiant la loi d’Ohm : PJoule=U×I=R×I2P_\text{Joule}=U\times I =R\times I^2.

Bilan de puissance d’un circuit électrique

  • Un générateur électrique fournit une intensité II et une tension U=ER×IU=E-R\times I.
  • La puissance PP fournie par une source réelle de tension est donnée par la relation : P=U×I=E×Ir×I2P=U\times I=E\times I-r\times I^2.
  • Cette puissance se présente comme la différence de la puissance générée et de la puissance dissipée par effet Joule.
  • Un composant électrique traversé par une intensité II et présentant une différence de potentiel UU consomme une puissance : P=U×IP=U\times I.
  • Le rendement est une grandeur, généralement exprimée en pourcentage et notée η\eta, qui quantifie les pertes d’un système en définissant le rapport de ce qui est produit et recherché par ce qui est effectivement consommé.
  • Le rendement η\eta est défini comme le rapport de la puissance utile, c’est-à-dire effectivement utilisable pour le travail recherché, sur la puissance absorbée : η=PutilePabsorbeˊe=PutilePgeˊneˊrateurPJoule\eta=\dfrac {P\text{utile}}{P{\,\text{absorbée}}}=\dfrac {P\text{utile}}{P\text{générateur}- P_{\,\text{Joule}}}