La puissance
Puissance et énergie
La puissance \(P\) d’un appareil correspond à l’énergie \(E\) qu’il est capable de convertir en une durée \(t\). Cela se traduit par la relation :
\[P = \frac{E}{t} \qquad \mathrm{ou} \qquad E = P \times t \qquad \mathrm{ou} \qquad t = \frac{E}{P}\]Plus l’appareil convertit d’énergie en un temps donné, plus il est puissant. De même, plus il convertit une même quantité d’énergie rapidement, plus il est puissant.
En général, on utilise les unités internationales lors d’un calcul. La puissance s’exprime alors en watts (W), l’énergie en joules (J) et le temps en secondes (s).
Pour les appareils électriques (notamment dans le cas de calculs de consommation), on utilise parfois d’autres unités : on exprime la puissance en kilowatts (kW), le temps en heures (h) et l’énergie en kilowattheures (kWh).
Par exemple : un four ayant une puissance de 3 kW qui fonctionne pendant 2 heures consomme une énergie de 3 × 2 = 6 kWh. Si on veut connaître l’énergie correspondante en joules, on convertit d’abord la puissance en watts (3 kW = 3000 W) et la durée en secondes (2 heures = 7200 s) et on trouve \(E = P \times t = 3000 \times 7200 = 21600000\ \mathrm{J}\).
On peut passer directement d’une unité à l’autre en se rappelant que :
\[1\ \mathrm{kWh} = 3\,600\,000\ \mathrm{J}\]La puissance électrique
Dans le cas d’un appareil électrique, on peut aussi calculer sa puissance à partir de ses grandeurs électriques.
La puissance électrique \(P\) dépend de la tension \(U\) aux bornes de l’appareil et de l’intensité \(I\) du courant qui le traverse :
\[P = U × I\]où la puissance est en watts (W), la tension en volts (V) et l’intensité en ampères (A).
La puissance d’un appareil électrique lorsqu’il fonctionne normalement s’appelle sa puissance nominale. Elle est généralement inscrite sur l’appareil.
Quelques ordres de grandeurs de puissances électriques :
- 1 nW pour une montre bracelet ;
- 50 mW pour le voyant lumineux d’un appareil en veille (DEL) ;
- 5 W pour une lampe d’éclairage DEL ;
- 200 W pour un réfrigérateur ;
- 300 W pour un ordinateur ;
- 2000 W pour une bouilloire ;
- 3000 W pour un four ;
- plusieurs dizaines ou centaines de MW pour une centrale électrique.
On peut trouver davantage d’ordres de grandeur sur Wikipédia.
À titre de comparaison, le corps humain développe une puissance moyenne d’environ 100 W…