Puissance électrique : P = U × I (Niveau 3ème)

Puissance électrique : P = U × I

Niveau : 3ème — Thème : Électricité et sécurité

Objectifs

Comprendre la notion de puissance électrique et sa relation avec la tension et l'intensité.
Savoir utiliser la formule P = U × I et ses formes dérivées.
Relier la puissance à des aspects pratiques et de sécurité (chauffage, fusibles, câbles).

Définitions essentielles

Tension (U) : différence de potentiel entre deux points, en volt (V).

Intensité (I) : débit d'électricité dans un circuit, en ampère (A).

Puissance électrique (P) : énergie fournie ou dissipée par unité de temps, en watt (W).

Formule principale

P = U × I

Interprétation : si un appareil est soumis à une tension U et laisse passer une intensité I, la puissance P dissipée ou consommée est leur produit.

Unités : P en watt (W), U en volt (V), I en ampère (A). Remarques : 1 kW = 1000 W, 1 mA = 0,001 A.

Formes équivalentes

U = P / I
I = P / U
Avec la loi d'Ohm (U = R × I) on obtient aussi : P = I² × R et P = U² / R.

Exemples concrets

Exemple 1 — Ampoule : Ampoule de 60 W branchée sur une tension de 230 V. Intensité : I = P / U = 60 / 230 ≈ 0,26 A.

Exemple 2 — Bouilloire : Bouilloire de 2000 W sous 230 V. Intensité : I = 2000 / 230 ≈ 8,7 A.

Vérification : Pour l'exemple 1, P = U × I = 230 × 0,26 ≈ 60 W.

Liens avec la sécurité

Plus la puissance d'un appareil est élevée, plus l'intensité qui le traverse est importante (pour une même tension). Une intensité élevée peut :

chauffer les conducteurs et provoquer un risque d'incendie si le câble n'est pas adapté ;
faire disjoncter le fusible ou l'interrupteur différentiel si le seuil est dépassé ;
être dangereuse pour les personnes en cas de contact (risque d'électrisation).

Consignes pratiques : utiliser des câbles et disjoncteurs adaptés, ne pas surcharger une prise multiple, débrancher avant toute intervention.

Exercices rapides

Calculer l'intensité traversant une résistance si P = 120 W et U = 240 V.
Une lampe consomme 75 W sous 12 V. Quelle est l'intensité ?
Un ordinateur indique une consommation de 65 W. Quelle intensité sur le réseau 230 V ?
Si R = 50 Ω et I = 0,5 A, calculer la puissance dissipée par la résistance (utiliser P = I² × R).

Corrigés :

I = P / U = 120 / 240 = 0,5 A.
I = 75 / 12 = 6,25 A.
I = 65 / 230 ≈ 0,28 A.
P = I² × R = (0,5)² × 50 = 0,25 × 50 = 12,5 W.

Activité simple en classe

Mesurer la tension aux bornes d'une petite lampe et l'intensité avec un ampèremètre, puis calculer la puissance et vérifier P ≈ U × I. Attention : utiliser un montage basse tension (pile ou alimentation faible) et respecter les consignes de sécurité du professeur.

Résumé

La puissance électrique P (en W) se calcule par P = U × I. Cette relation permet de relier l'énergie consommée par un appareil à la tension et à l'intensité. Comprendre cette formule aide à dimensionner les protections électriques et à prévenir les risques liés à des intensités trop élevées.