Énergie et puissance

Unités de l'énergie : Joule (J), Watt-heure (W.h), électronvolt (eV).

Relation entre énergie et puissance :

E = P × Δt

où E est l'énergie en Joules, P la puissance en Watts, et Δt la durée en secondes.

Conversion entre unités :

  • 1 W.h = 3600 J
  • 1 kW.h = 3,6 × 10⁶ J

Exercice :

Une lampe de 60 W est allumée pendant 2 heures. Quelle énergie consomme-t-elle en Joules et en kW.h ?

Le rendement η d'un système est le rapport entre la puissance utile et la puissance reçue :

η = Putile / Preçue

Un rendement est toujours inférieur à 1 (ou 100%) en raison des pertes énergétiques.

Exercice :

Un moteur reçoit 500 W et fournit 400 W de puissance utile. Quel est son rendement ?

Aire sous la courbe : L'énergie échangée est égale à l'aire sous la courbe P = f(t).

Puissance moyenne :

Pmoy = ΔE / Δt = (E₂ - E₁) / (t₂ - t₁)

Puissance instantanée :

p(t) = dE/dt

Exercice :

Un appareil consomme 200 J entre t = 0 s et t = 5 s. Quelle est sa puissance moyenne ?

Une chaîne énergétique représente les conversions et transferts d'énergie dans un système.

Exemple pour une lampe :

Énergie électrique → Énergie lumineuse + Énergie thermique (pertes)

Remarque : Les flèches indiquent les transformations, et les pertes sont souvent notées en rouge.