L’énergie électrique الطاقة الكهربائية
I. L’énergie électrique
♦ L’énergie électrique notée E est une grandeur physique qu’on peut la mesurer avec le compteur électrique et la calculer.
♦ L’unité légale de l’énergie est le Joule notée J.
♦ Le Joule est l’énergie électrique consommée pendant une seconde(1S) par un appareil électrique de puissance (1W).
1Ws=1J
On utilise aussi le kiloJoule
1kJ = 1000J
Remarque
Pratiquement on utilise une unité notée Wh se lit Watt-heure
1Wh = 3600J
Parmi les multiples du watt-heure, on trouve le kilowatt-heure.
1kWh = 1000Wh
Technique de conversion:
II. Calcule d’énergie électrique:
1. Activité expérimentale:
On branche un seul appareil électrique (four électrique de puissance 3000W) dans une installation et mesurant l’énergie électrique a l’aide d’un compteur électrique.
Le tableau donne L’énergie consommée en fonction de la durée de fonctionnement.
| Durée t en h | 0 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 |
| Energie en wh | 0 | 1500 | 3000 | 4500 | 6000 | 7500 |
| Le quotient E/t | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 | 3000 |
2. Observation:
On observe que le rapport E/t est constant quelle que soit la durée t et E/t =3000 W= p ( puissance du four)
Donc l’énergie E consommée est proportionnelle à la durée t de fonctionnement .Le coefficient de proportionnalité est égale la puissance électrique du four.
3. Conclusion
L’énergie électrique E consommée par un appareil électrique est égale au produit de sa puissance électrique P par la durée t de son fonctionnement.
On exprime l’énergie électrique par la relation :
III. L’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage :
1) Définition :
Lorsqu’un appareil de chauffage est traversé par un courant électrique 𝐼 pendant une durée 𝑡, il transforme l’énergie électrique 𝐸 en énergie thermique.
2) L’expression de l’énergie électrique consommée par un appareil de chauffage :
♦ On a l’expression de l’énergie 𝐸 consommée par un appareil :
𝐸 = 𝑃 × 𝑡 (1)
♦ Et on a l’expression de la puissance électrique 𝑃 :
𝑃 = 𝑈 × 𝐼 (2)
♦ A partir des 2 expressions (1) et (2), on déduit que :
𝐸 = 𝑈 × 𝐼 × 𝑡 (3)
♦ Un appareil de chauffage est constitué d’un conducteur ohmique de résistance R, alors on a la loi d’Ohm :
𝑈 = 𝑅 × 𝐼 (2)
On remplace (4) dans (3), on déduit que :
𝐸 = 𝑅 × 𝐼² × 𝑡
⊗ E : énergie électrique consommée par l’appareil électrique en Joule (J).
⊗ R : résistance électrique de l’appareil de chauffage en ohm (Ω).
⊗ I : intensité du courant électrique traversant l’appareil de chauffage en ampère (A).
⊗ t : durée de fonctionnement de l’appareil de chauffage en seconde (𝓈).
III-Energie électrique consommée dans une installation domestique :
1) le compteur électrique
Le compteur électrique est un appareil électrique destiné à mesurer la quantité d’énergie électrique consommée dans une installation électrique ( école , domestique ou………..) pendant une durée bien définie.
♦ Chaque compteur porte une indication C appelée constante du compteur. C’est l’énergie consommée en Wh après un tour du disque du compteur.
♦ Pour n tours du disque, l’énergie électrique consommée est calculer par la relation suivante :
2)Analyse de la facture de la consommation d’électricité :
Afin de lire une facture d’électricité, on suit les étapes suivantes :
a- On calcule l’énergie électrique consommée en (𝐾𝑊ℎ) tel que :
𝐸 = 𝑁𝑜𝑢𝑣𝑒𝑙 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑥 – 𝑎𝑛𝑐𝑖𝑒𝑛 𝑖𝑛𝑑𝑒𝑥
𝐸 = 𝐸2 − 𝐸1
b- On calcule le prix de l’énergie consommée tel que :
Prix = 𝐸 × prix d’un 1𝐾𝑊ℎ consommé.
c- On calcule le montant totale en ajoutant les taxes appliquées au prix de l’énergie consommée :
