Fiche de révision : L'énergie électrique

Rappel sur les grandeurs électriques

• En régime stationnaire, la tension électrique, notée $U$, est la différence de potentiel électrique entre deux points différents du circuit. Elle s’exprime en volts ($\text{V}$).
• Aussi appelé énergie potentielle électrostatique, le potentiel électrique est la quantité de travail nécessaire pour déplacer une charge électrique d’un point A à un point B.
• Par convention, en France, on représente la tension électrique allant de la borne négative à la borne positive.
• L’intensité électrique, notée $I$, est une mesure de la quantité de charges électriques transitant dans le circuit par unité de temps. Elle s’exprime en ampère ($\text{A}$).
• Par convention, l’intensité est représentée allant de la borne positive à la borne négative.
• La résistance électrique d’un composant quantifie son aptitude à s’opposer à un courant électrique.
• Elle est donnée par la loi d’Ohm : $R=\dfrac U I$, et s’exprime en ohm ($\Omega$).

Une résistance électrique s’exprime en ohm ($\Omega$).

• On qualifie de dipôle ohmique tout composant vérifiant la loi d’Ohm.
• La puissance électrique, notée $P$, est le débit d’énergie traversant un composant par unité de temps.
• Elle est donnée par la relation : $P=U\times I$, et s’exprime en watt ($\text{W}$).

Conséquences de la présence d’une résistance électrique

• Une source de tension réelle est constituée d’un assemblage d’une source de tension idéale, de force électromotrice $E$, en série avec une résistance interne, c’est-à-dire la résistance que le générateur oppose à son propre courant, notée $R$.
• Lorsqu’un composant électrique est branché en série de la source de tension et que le circuit est parcouru par une intensité $I$, cette source fournit au circuit une tension $U$, inférieure à la force électromotrice $E$, qui vérifie la relation : $U=E-R\times I$.
• L’effet Joule est la dissipation d’énergie sous forme thermique qui se produit au sein d’une résistance électrique de valeur $R$.
• La puissance dissipée est la puissance fournie à la résistance caractérisée par une différence de tension vérifiant la loi d’Ohm : $P_\text{Joule}=U\times I =R\times I^2$.

Bilan de puissance d’un circuit électrique

• Un générateur électrique fournit une intensité $I$ et une tension $U=E-R\times I$.
• La puissance $P$ fournie par une source réelle de tension est donnée par la relation : $P=U\times I=E\times I-r\times I^2$.
• Cette puissance se présente comme la différence de la puissance générée et de la puissance dissipée par effet Joule.
• Un composant électrique traversé par une intensité $I$ et présentant une différence de potentiel $U$ consomme une puissance : $P=U\times I$.
• Le rendement est une grandeur, généralement exprimée en pourcentage et notée $\eta$, qui quantifie les pertes d’un système en définissant le rapport de ce qui est produit et recherché par ce qui est effectivement consommé.
• Le rendement $\eta$ est défini comme le rapport de la puissance utile, c’est-à-dire effectivement utilisable pour le travail recherché, sur la puissance absorbée : $\eta=\dfrac {P_\text{utile}}{P_{\,\text{absorbée}}}=\dfrac {P_\text{utile}}{P_\text{générateur}- P_{\,\text{Joule}}}$