Le Repaire des Sciences
Sciences Physiques et Chimiques

 

 

 

    

Energie et puissance en électricité

 

 

La notion d'électricité

Lorsque deux corps d'état électrique (ou potentiel) différent sont reliés par un conducteur métallique, des électrons se déplacent du corps négatif vers le corps positif, de façon à rétablir un équilibre de charge entre les deux corps. La circulation des électrons est appelée courant. Mesurée en un point du circuit, l’intensité du courant correspond au nombre d’électrons qui traversent ce point en une seconde. On exprime ainsi l’intensité en ampères (de symbole A), unité nommée en référence au physicien français André-Marie Ampère.

La tension décrit la différence de potentiel électrostatique entre deux points et est en fait associée à l’énergie qu’il faut à un électron pour se déplacer entre ces deux points. Elle s’exprime en volts (V), en référence au chercheur italien Alessandro Volta. Par convention, le potentiel électrique de la Terre est nul. Aussi le potentiel d’un corps chargé positivement est caractérisé par une valeur positive en volts, au-dessus du potentiel de la Terre, et inversement.

Pour illustrer ceci, on peut imaginer une chute d’eau. L’intensité pourrait être assimilée au débit de l’eau alors que la tension serait représentée par la différence d’altitude entre le haut et la bas de la chute.

L’unité de la résistance est l’ohm (symbole ), du nom du physicien allemand Georg Ohm. Elle est définie comme la résistance dans un circuit traversé par un courant de 1 A (ampère) et soumis à une tension de 1 V (volt) : plus clairement, une différence de potentiel de 1 Volt reliée par une résistance de 1 Ohm () est traversé par un courant de 1 Ampère et la puissance thermique dégagée par la résistance est de 1 W (Watt).


De l'énergétique en électricité

En mécanique, nous avons amené les notions d'énergie, de puissance et de travail. Nous avons vu leur lien avec les forces et le déplacement des corps sous leur action. On peut mener une analogie formelle en électricité.
En effet, la différence de potentiel U joue le rôle moteur (ou résistant) de la force mécanique F ; la conséquence en est, en mécanique, la vitesse v ou le déplacement v
Dt sur la durée Dt, de la même manière qu'en électricité l'intensité I ou la grandeur I Dt décrit le mouvement (sorte de vitesse) des électrons. Si l'énergie mécanique se définit par le travail W = F v Dt et la puissance par P = F v, l'énergie électrique se définit par W = U I Dt sur la durée Dt et la puissance par P = U I.
Ceci permet de comprendre la définition électrique de l'énergie et de la puissance, si tant est que les définitions mécaniques aient paru légitimes. De manière générale, la puissance est toujours le résultat du produit d'une grandeur d'effort (force, couple, pression, tension, ...) par une grandeur de flux (vitesse, vitesse angulaire, débit, intensité du courant, ...).

Attention ne pas confondre Puissance et Energie (ni vitesse et précipitation). La puissance correspond à une énergie produite (ou consommée) pendant un laps de temps donné. L’énergie correspond à une puissance moyenne multipliée par le temps.
Par exemple, vous allez acquérir de l’énergie en mangeant un repas (énergie d’exprimant en joules ou en calories) que vous allez dépenser en faisant un jogging. Plus vous courrez vite, plus vous augmentez la puissance consommée. L’énergie totale de votre footing sera proportionnelle à la puissance moyenne et à la durée du footing.

EDF vous facture bien une énergie (tout comme vous allez payer le repas qui vous permettra de faire votre footing !), qu’elle exprime en kilowattheure.
Un kilowattheure correspond bien à un kilowatt (1000 watts) multiplié par une heure, (à ne pas confondre au km/h qui est un kilomètre divisé par une heure), soit 3.600.000 joules.