Puissance et énergie : Notion de puissance et d’unité d’énergie (3e)

Objectifs

• Définir la puissance et l’unité associée.
• Calculer l’énergie consommée à partir de la puissance et du temps.
• Faire le lien entre énergie, travail et rendement dans des situations simples du quotidien.

Notions clés

Encadré real-life: Quand on allume une lampe, l’énergie chimique (ou électrique stockée) est transformée en énergie lumineuse et en énergie thermique autour de l’ampoule. Cela illustre le transfert d’énergie et son coût en énergie consommée.

La puissance est le taux de transfert d’énergie. Dans une phrase: \(P = \dfrac{dE}{dt}\).

Formule mise en évidence: \[ E = P \times t \].

Unité de puissance: \(1\ \mathrm{W} = 1\ \mathrm{J/s}\) et énergie: \(1\ \mathrm{J} = 1\ \mathrm{N}\cdot\mathrm{m}\).

Énergie totale lorsque la puissance peut varier dans le temps: \[ E = \int_{0}^{T} P(t) \; dt \].

Énergie électrique courante: 1 h à 1 kW donne \(E = 1\ \mathrm{kWh} = 3.6\times 10^{6} \mathrm{J}.\)

Exemples résolus

Exemple 1 : consommation d'une lampe de 60 W pendant 3 h.

On utilise la relation affichée ci-contre: \[ E = P \times t \].

Résolution étape par étape :

Erreurs fréquentes

• Confondre énergie et puissance: la puissance est le taux, l’énergie est ce qui est stocké ou transféré sur une période.
• Mettre des unités sans les écrire correctement: par exemple écrire W au lieu de J/s quand on parle d’énergie; préciser l’unité complète (J ou kJ ou kWh).
• Oublier de convertir le temps en secondes lorsque l’on utilise P en watts et E en joules.

Récapitulatif

• Puissance: \(P = \dfrac{dE}{dt}\). Unité: Watt (W) = J/s.
• Énergie: \(E = P \times t\) lorsque P est constant; sinon \(E = \int_{0}^{T} P(t)\,dt\).
• Pour convertir le temps: 1 h = 3600 s; 1 kW = 1000 W; 1 kWh = 3.6×10^6 J.

Vérification rapide

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