Comment s'exprime la puissance d'un courant électrique ?

Le courant électrique

Le courant électrique est un déplacement d'énergie électrique. Celui-ci existe sous deux formes différentes : le courant continu et le courant alternatif.

Le courant alternatif et son histoire

L'électricité est un phénomène naturel qui a commencé a être étudié dès le 16 ème siècle. L'arrivée du courant alternatif date de 1882 en France par l'invention de l'ingénieur Lucien Gaulard : le transformateur. Cela créa une véritable révolution dans l'industrie de distribution d'électricité. Comme le courant alternatif présentait plus d'avantages, il a rapidement remplacé le courant continu.

Le courant alternatif correspond à un courant qui est produit toujours de la même façon et ce sont les mêmes mécanismes qui entrent cause. Afin de créer du courant alternatif, on utilise une turbine et un alternateur. C'est également ainsi qu'il est produit dans les centrales électriques.

En voici le détail :

Une turbine est mise en rotation par de l'eau ou de la pression comme de la vapeur d'eau. Cette dernière entraîne alors l'axe du rotor de l'alternateur sur lequel sont encrés plusieurs électroaimants. Le courant électrique alternatif est alors produit par les interactions entre les électroaimants du rotor et le fil de cuivre en bobines autour du stator.

Les avantages du courant alternatif comparé au courant continu est que l'on peut modifier son intensité ou sa tension à l'aide d'un transformateur. Grâce aux transformateurs, on peut transporter du courant haute tension de plus faible intensité, ce qui permet de diminuer l'effet Joules. Il suffit avant de redistribuer l'électricité aux utilisateurs de la transformer à nouveau.

Comment se branche un grille-pain ? Presque tous les appareils ménagers qui se branchent à l'électricité fonctionnent au courant alternatif. Le four, la machine à laver, la télévision fonctionnent sur le courant alternatif. Cependant, la plupart de ces appareils disposent d'un transformateur qui permet de rendre le courant alternatif continu. C'est le cas par exemple de l'ordinateur, des chargeurs et du radio-réveil. Toutes les prises de courant de votre maison sont alimentées en courant alternatif. Cela vous donne l'avantage de pouvoir y brancher vos appareils électriques sans vous soucier du sens de branchement.

Lucien Gaulard

Lucien Gaulard est un ingénieur français ayant vécu de 1850 à 1888. Celui-ci, spécialisé dans l'électricité, même s'il à tout de même été chimiste est un scientifique qui est surtout connu pour son invention du transformateur électrique. Cependant, ce célèbre ingénieur français a terminé sa vie assez jeune, laissant alors derrière-lui restait de nombreux travaux en suspend qui seront menés à bien par d'autres scientifiques. Il laisse cependant derrière lui ces règles :

  • La tension augmente avec l’intensité du courant primaire ;
  • La tension augmente avec le nombre de spire de l’enroulement secondaire ;
  • La tension augmente les alternativités du courant primaire.

Les phases du courant alternatif

Le courant alternatif peut être monophasé ou triphasé.

Courant alternatif monophasé

Le courant alternatif monophasé est celui utilisé par le grand public. Il se compose de deux conducteurs, le neutre et la phase. Le neutre est relié à la terre au dernier transformateur.

Courant alternatif triphasé

Dans le domaine des industries, on utilise des câbles dits triphasés. Ces derniers se composent de 4 conducteurs : 3 phases et un neutre, relié à la terre. Chacune des 3 phases porte un courant déphasé de 120° par rapport aux deux autres.

Le courant continu et son histoire

Le courant continu est un courant électrique dont l'intensité est changeante au cours du temps. Par opposition au courant alternatif, il circule toujours dans le même sens. Ce courant est symbolisé par l'acronyme CC pour courant continu ou DC en anglais pour direct current.

Le courant continu est le premier des courants électriques a avoir été utilisé. C'est Thomas Edison qui l'a contrôlé pour la première fois. Cependant, il a vite été supplanté par le courant alternatif qui montre l'avantage de pouvoir être transporté sur de plus longues distances.

Il existe différents types de courants continus. Tout d'abord on trouve le courant constant qui garde la même amplitude et la même direction. Ensuite, il existe le courant ondulé et lissé. Proche du courant constant, il garde cependant un certain taux d'ondulation. Pour finir, il reste le courant variable unidirectionnel. Ce dernier ne change jamais de sens mais son amplitude peut être amenée à changer. Les touts premières sources électriques découvertes furent l’électricité statique. Ensuite vint la pile électrique d'Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta qu'il mit au point en 1800. Il s'agissait d'un empilement de tissu, de cuivre et de zinc le tout imprégné d'eau salée. Le tout produit donc de l’électricité par oxydo-réduction. Il faudra quand même attendre le XVIIIe siècle pour voir apparaître le courant électrique public et les premiers réseaux de distribution d'électricité dans les viles.

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Puissance nominale d'un appareil électrique

Les inscriptions écrites sur le culot d'une lampe, ou sur la plaque signalétique de tous appareils électriques sont ;

  • La tension normale d'utilisation ou tension nominale ;
  • La puissance électrique reçue par l'appareil en fonctionnement normal ou la puissance nominale.

Conclusion : La puissance nominale d'un appareil est la puissance électrique qu'il reçoit lorsqu'il est soumis à sa tension nominale.

Le WATT ( Symbole W ), est l'unité de la puissance.

Comment mesure-t-on la puissance en électricité ? Le watt est l'unité que l'on utilise pour mesurer la puissance d'un appareil fonctionnant à l'électricité. Dans le cas d'un aspirateur par exemple, la puissance en watts du moteur définira la force de l'aspiration.

Puissance en courant continu

Expérience

Réalisons le circuit suivant :

Réglons la tension aux bornes de la lampe afin qu'elle corresponde à la tension nominale de la lampe. Effectuons le produit de la tension aux bornes de la lampe par l'intensité du courant qui la traverse. Ce produit est égal à la puissance indiquée sur le culot de la lampe.

La puissance P

La puissance P reçue par un appareil fonctionnant en courant continu est égale au produit de la tension U entre ses bornes par l'intensité I du courant qui le traverse.

P = U x I

Puissance électrique d'une installation

Elle est égale à la somme des puissances des appareils qui fonctionnent simultanément.

L'énergie électrique consommée

Un appareil consomme une énergie électrique facturée par EDF. Cette énergie dépend de la puissance de l'appareil et de sa durée de fonctionnement.

L'énergie électrique E consommée par un appareil de puissance P, pendant une durée t est donnée par la relation :

E = P x t

Remarque : Si t est exprimée en secondes, alors on aura exprimée E en W.s : C'est le joule ( J ).

Comment fonctionne un compteur électrique ? Le compteur électrique mesure de façon précise votre consommation d'électricité. C'est sur cette base que votre fournisseur d'électricité va ensuite vous facturer.

Valeur instantanée d'un courant alternatif

On peut calculer la valeur instantanée d'un courant électrique alternatif à l'aide de l'équation suivante : [ u (left( t right) = u _ { 0 } cdot sin left( omega cdot t right) ] dans laquelle :

  • u0 correspond à l'amplitude du signal et tension de la crête exprimée en Volts (V) ;
  • ω correspond à la pulsation du signal exprimée en radians par seconde (rad.s-1). Elle se calcule avec ω = 2⋅π⋅ƒ ;
  • ƒ représente la fréquence du signal exprimée en Hertz (Hz) ;
  • T correspond à la période du signal exprimée en secondes (s).

L'intensité d'un courant électrique

Courant alternatif

L'équation représentant l'intensité du courant électrique est du type suivant : [ i left( t right) = i _ { 0 } cdot sin left( omega cdot t + phi right) ] dans laquelle :

  • i0 correspond à l'amplitude du signal exprimée en ampères (A) ;
  • φ correspond au déphasage du signal, également appelé phase à l'origine et s'exprime en radians.

Courant continu

L'intensité du courant électrique est la même dans tous les dipôles d'un circuit en série : c'est la loi d'unicité de l'intensité dans un circuit série.

L'intensité I du courant qui circule dans la branche principale est égale à la somme des intensités I1 et I2 qui circule dans les branches dérivées :

I = I1 + I2

Cette relation constitue la loi d'additivité des intensités des courants.

Qu'est-ce qu'un dipôle ? Un dipôle est un appareil électrique disposant de deux bornes. Ces dernières peuvent être ou non polarisées. Cela signifie qu'elles peuvent être négatives ou positives comme dans le cas d'une batterie ou encore non polarisées, sans indication de sens du courant, comme une ampoule murale.

La période d'un courant alternatif

La période est le temps en secondes (s) nécessaire à ce que le graphique du courant alternatif se retrouve dans la même position.

Un exemple de circuit, le circuit en boucle simple

Une pile possède deux bornes différentes : une positive et une négative. Une ampoule possède deux bornes différentes mais non polarisées. Cela signifie que ces deux bornes ne possèdent pas de polarité négative ou positive. On peut donc faire passer le courant dans n'importe quel sens pour que l'ampoule fonctionne. Pour qu'une ampoule s'allume, il faut mettre en contact respectivement les deux bornes de la pile avec les deux bornes de l'ampoule.

Un interrupteur permet d'ouvrir et de fermer un circuit électrique.

Pour qu'une lampe brille dans un circuit plusieurs conditions doivent-être réunies :

  • Le circuit contienne une pile ;
  • La lampe soit adaptée à la pile ;
  • Le circuit soit soit fermé, c'est à dire forme une boucle ininterrompue de « conducteur ».

Un montage en boucle a plusieurs caractéristiques :

  • De l'ordre dans lequel les élément du montage sont associer ;

  • De la position de l’interrupteur ouvert ou fermé ;

  • La position des borne de la pile.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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sciencesdedemain
sciencesdedemain
Invité
1 Jan.

bonjour
Est ce que toutes les planètes possèdent une gravité

Thomas
Thomas
Éditeur
2 Jan.

Bonjour ! Tout à fait oui, et plus une planète est massive et plus sa force d’attraction est puissante.

Bonne journée