Énergie, travail et puissance

Énergie électrique, effet Joule

L'énergie électrique délivrée par un générateur ou absorbée par une charge est proportionnelle à la puissance électrique en jeu et au temps écoulé selon la formule :

W : énergie en joules (J)
P : puissance en watts (W)
t : temps écoulé en secondes (s)

avec :

En remplaçant P à partir de la formule précédente P=U.I on peut écrire :

De même avec P=R.I² :

Cette énergie, dissipée dans la résistance et proportionnelle à la valeur de cette résistance, est présente partout où un courant circule. On parle alors de "pertes par effet Joule"
Pour mesurer la consommation électrique d'un appareil branché sur le réseau 220 V on utilise plus communément le kilowatt heure (kWh) qui est l'énergie fournie (ou absorbée) par un système électrique d'une puissance de 1 kilowatt pendant 1 heure.
1kWh = 3600000 J = 3,6 MJ.

Applications numériques

Exemple 1: une ampoule de 100 W est soumise à une tension de 220 volts, quelle est l'intensité du courant qui la traverse ?
Réponse :
P = U.I
I = P/U
I = 100/220
I = 0,45 ampère

Exemple 2 : quelle est l'énergie consommée en 30 mn par la même ampoule ?
Réponse :
W = P.t (avec P en watts et t en secondes)
W = 100 * 30 * 60 = 180000 J = 180 kJ
Autre solution, en watt heure :
W = P.t (P en watt, t en heure)
W = 100 * 0,5 = 50 Wh = 0,05 kWh

Exemple 3 : quelle est la résistance R d'une charge absorbant 500 J en 10 secondes sous 12 V ?
Réponse :
W = P.t (P en watts, t en seconde)
P = W/t
P = 500/10 = 50 W
R = U²/P ( R en ohm, U en volt, P en watt)
R = 12²/50 = 144/50 = 2,88 ohms.