Fiche de révision

Physique

Puissance, énergie électrique et effet Joule

Fer à repasser, chauffe-eau, ampoule : l’effet Joule chauffe tout ce qui conduit.

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Fiche de révision de Physique : « Puissance, énergie électrique et effet Joule », proposée par ndolomath.comndolomath

Puissance, énergie électrique et effet Joule

💡 Idée principale : un appareil électrique reçoit une puissance

P = U I

. Dans un conducteur ohmique, cette énergie est entièrement transformée en chaleur : c’est l’effet Joule.

Étapes résumées

Puissance reçue par un dipôle : $P = U I$ .
Énergie : $W = P Δ t$ .
Effet Joule : $P_{J} = R I^{2}$ .
Le kilowattheure : $1 kWh = 3, 6 \times 10^{6} J$ .

Puissance et énergie électriques

P = U \times I W = P \times Δ t

Ppuissance en WWénergie en JΔtdurée en s

1. Puissance nominale

L’appareil reçoit 100 W sous 220 V.

Il consomme

100 \times 3600 = 3, 6 \times 10^{5}

J par heure.

Soit 0,1 kWh par heure.

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2. Comprendre : les électrons heurtent le métal

Dans un conducteur, les électrons en mouvement heurtent sans cesse les atomes et leur cèdent de l’énergie : le métal s’échauffe. C’est l’effet Joule. Il est utile dans un fer à repasser ou un chauffe-eau, mais gênant dans les câbles et les moteurs, où il représente une perte.

L’effet Joule

P_{J} = R I^{2} = \frac{U^{2}}{R}

Toute l’énergie reçue par un résistor devient de la chaleur.

Exemple guidé

Énoncé

Un chauffe-eau de résistance 24 Ω est alimenté sous 220 V. Calcule sa puissance puis l’énergie consommée en 2 h (en kWh).

Solution

P = \frac{220^{2}}{24} \approx 2017 W

.

W \approx 2, 0 \times 2 = 4, 0 kWh

.

Utile

Chauffage, cuisson, fusibles, ampoules à filament.

/

Gênant

Pertes dans les lignes, échauffement des moteurs et ordinateurs.

Application : la facture d’électricité

Exercice type

Énoncé

Un fer à repasser de 1 000 W fonctionne 2 h par jour pendant 30 jours. Le kWh coûte 80 FCFA. Calcule l’énergie consommée et le coût.

Solution

E = 1 kW \times 60 h = 60 kWh

.
Coût :

60 \times 80 = 4 800 FCFA

.

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Appareil	Puissance typique
Ampoule LED	10 W
Ventilateur	60 W
Télévision	100 W
Fer à repasser	1 000 W
Chauffe-eau	2 000 W

À toi de jouer

1. U = 12 V, I = 2 A : P ?

2. R = 10 Ω, I = 3 A : puissance Joule ?

3. Un appareil de 1 kW fonctionne 3 h : énergie ?

Réponses : 24 W · 90 W · 3 kWh. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

Dans $R I^{2}$ , l’intensité est au carré.
Le kWh est une unité d’énergie, pas de puissance.
Δt doit être en secondes pour obtenir des joules.

Méthode

Choisis la formule adaptée aux données (

U I

,

R I^{2}

ou

U^{2} / R

), puis multiplie par la durée.

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Puissance et énergie électriques

1. Puissance nominale

2. Comprendre : les électrons heurtent le métal

L’effet Joule

Énoncé

Solution

Utile

Gênant

Application : la facture d’électricité

Énoncé

Solution

À toi de jouer

Erreurs fréquentes

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