ENERGIE ET PUISSANCE

Considérons un système à énergie interne constante, ce qui est le cas de la majorité des appareils électriques. Si nous appliquons le principe de conservation de l'énergie à un tel système, nous obtenons la relation suivante : ΔWA = ΔWF où ΔWA est l'énergie absorbée par le système et ΔWF l'énergie fournit par le système à l'extérieur. Comme le système est à énergie interne constante, cette relation est vrai aussi sur les puissance : ΔWA / Δt = ΔWF / Δt donc :

PA = PF

Mais, toute la puissance fournie par le système n'est pas utilisée pour ce qu'il doit faire, car une partie est perdue sous forme thermique. On distinguera, dans la puissance fournie, la partie effectivement utiliser pour le bon fonctionnement du système, que l'on appellera puissance utile PU et la puissance dissipée sous forme de chaleur, que l'on appellera puissance perdue pp ou pertes.

Le bilan de puissance d'un système s'écrit de la façon suivante :
PF = PU + pp ; donc
PA = PU + pp
Les puissances s'exprime en Watt (W).

Exercice : un moteur électrique absorbe une puissance électrique de 15 kW et fourni à sa charge une puissance mécanique de 12 kW. Identifier la puissance absorbée et la puissance utile. Calculer les pertes du moteur. Quelles peuvent en être les raisons ?

Le rendement détermine quelle part de la puissance absorbée est utilisée pour le fonctionnement attendu de l'appareil.

Le rendement est définit par :
η = (puissance utile) / (puissance absorbée) = PU/PA

Le rendement est toujours inférieur ou égale à 1 : η ≤ 1

A partir de la relation du bilan de puissance, on obtient deux nouvelles relations pour le rendement :
η = (PA - pp) / PA et η = PU / (PU + pp)

Exercice : calculer le rendement du moteur de la question 3.1.

Exercice : donner la nature de la puissance absorbée et de la puissance utile ainsi que l'ordre de grandeur du rendement pour les objets suivants : moteur électrique, moteur thermique, photopile, lampe à incandescence, résistor.