L'énergie électrique - aspects énergétiques

24 juillet 2020

L'énergie électrique - aspects énergétiques

I - La puissance électrique en régime continu

La puissance reçue ou consommée par un dipôle en régime continu vaut :

P = U×I

P : puissance électrique en watt (W)
U : tention électrique en volt (V)
I : instensité du courant en ampère (A)

II - La puissance instanée et la puissance moyenne en régime variable

P, U et I (en majuscule) sont des valeurs constantes : valeurs continues ou valeurs efficaces.

p(t), u(t) et i(t) ou plus simplement p, u et i (en minuscule) sont des valeurs variables : périodiques, alternatives, non alternatives, sinusoïdales, etc. Nous ne traiterons que le cas des grandeurs sinusoïdales et alternatives.

⇨ En régime variable, la puissance instantanée se définit par analogie avec le régime continu : p = u×i

⇨ Attention ! La valeur moyenne de la puissance n'est pas égale au produit des valeurs moyennes de la tension et de l'intensité du courant : <p> = <u×i> ≠ <u> × <i>

En régime sinusoïdal, pour simplifier l'écriture, la puissance moyenne est notée P_moy = P.

P = k×U×I

P : puissance moyenne en watt (W)
U : valeur efficace de la tention (V)
I : valeur efficace de l'instensité du courant (A)
k : facteur de puissance (sans unité)

⇨ Le facteur de puissance est positif et inférieur ou égal à 1 : 0 ≤ k ≤ 1

III - Puissance et convention générateur ou récepteur

⇨ Comment savoir si un dipôle génére de l'énergie électrique ou s'il en reçoit ? Pour reprendre la convention employée lors de l'étude énergétique d'un système : s'il reçoit de l'énergie ΔE_système > 0, donc P > 0. De la même manière, si il en perd, ΔE_système < 0, et donc P < 0. Nous voyons que le signe de P répond à la question.

⇨ Attention la formule P = k×U×I n'a pas la même signification selon que l'on utilise la convention générateur ou la convention récepteur :

**Tab.** - *puissance et convention*.
Convention générateur	Convention récepteur
La puissance fournie : P_fournie = k×U×I	La puissance reçue : P_reçue = k×U×I
• Si P_fournie > 0 alors le dipôle fonctionne réellement comme un générateur.	• Si P_reçue > 0 alors le dipôle fonctionne réellement comme un récepteur.
• Si P_fournie < 0 alors le dipôle fonctionne en fait comme un récepteur.	• Si P_reçue < 0 alors le dipôle fonctionne en fait comme un générateur.

IV - Les dîpôles passifs : la résistance, le condensateur, la bobine

Un dipôle est passif si sa caractéristique U = f(I) passe par l'origine.

Un dipôle est linéaire si sa caractéristique U = f(I) est une droite. On dit aussi si sa courbe est linéaire. Attention au vocabulaire une droite peut être modélisée par une fonction affine (y=ax+b) ou une fonction linéaire (y=ax).

Dans le cas d'une fonction linéaire on dit aussi que y est proportionnelle à x.

V - La sécurité électrique

=> le choc électrique ; l'électrisation, l'électrocution ; le risque d'incendie ; protection du matériel (fusible, disjoncteur) ; protection des personnes (disjonsteur différentiel, la mise à la terre)