⚡ Transfert d’Énergie dans un Circuit ⚡
Comportement Global – 1ère BAC Sciences
🔌 Introduction
Dans un circuit électrique, l’énergie est transférée du générateur aux différents dipôles où elle est convertie sous d’autres formes (chaleur, lumière, travail mécanique, etc.).
🔋 Générateur
Fournit l’énergie électrique au circuit
💡 Récepteurs
Convertissent l’énergie électrique
1. ⚡ Puissance et Énergie Électrique
\[ P = UI \]
Puissance électrique (en watts W)
Énergie transférée
\[ E = Pt = UIt \]
• U: tension (V)
• I: intensité (A)
• t: durée (s)
• E: énergie (J)
Loi de Joule
\[ Q = RI^2t \]
Énergie thermique dissipée par effet Joule dans un conducteur ohmique
📌 Exemple Calculé
Une lampe de 60 W fonctionne pendant 2 heures. Calculer l’énergie consommée :
Solution :
\[ E = Pt = 60 \times (2 \times 3600) = 432\,000\,J \]
\[ \text{ou } 60 \times 2 = 120\,Wh \]
2. ⚖️ Bilan Énergétique
\[ E_{\text{générée}} = E_{\text{utile}} + E_{\text{perdue}} \]
Rendement énergétique
\[ η = \frac{E_{\text{utile}}}{E_{\text{reçue}}} \]
Exprimé en pourcentage (0% ≤ η ≤ 100%)
Diagramme de transfert
Exemple de calcul de rendement
Un moteur électrique reçoit 500 J et fournit 400 J de travail mécanique :
\[ η = \frac{400}{500} = 0,8 \text{ soit } 80\% \]
100 J sont perdus (échauffement, frottements…)
3. 🔗 Comportement Global du Circuit
Loi des mailles
\[ \sum U = 0 \]
La somme algébrique des tensions dans une maille est nulle
Loi des nœuds
\[ \sum I_{\text{entrant}} = \sum I_{\text{sortant}} \]
Conservation de l’intensité du courant
Puissance dans un circuit série
\[ P_{\text{tot}} = P_1 + P_2 + P_3 + \cdots \]
4. 🛠️ Applications Pratiques
Compteur électrique
1 kWh = 3,6 × 106 J
Choix des conducteurs
Importance de la section des fils pour minimiser les pertes
Tableau comparatif des puissances
| Appareil | Puissance (W) | Énergie/h (Wh) |
|---|---|---|
| Ampoule LED | 10 | 10 |
| Ordinateur | 150 | 150 |
| Four | 2000 | 2000 |
| Climatiseur | 2500 | 2500 |
