Mesurer une énergie électrique - Maxicours

Mesurer une énergie électrique

Objectif

Mesurer une énergie électrique.

Points clés
  • L’énergie électrique est l’énergie consommée par un appareil électrique. Elle correspond à la puissance de l’appareil multiplié par la durée d’utilisation (E = P × t). Elle s’exprime en Wh ou en J.
  • L’énergie électrique peut être déterminée de manière directe : on la mesure à l’aide d’un joulemètre inséré dans le circuit électrique.
  • L’énergie électrique peut être déterminée de manière indirecte : on détermine d’abord la puissance en mesurant la valeur de l’intensité I et de la tension U du récepteur (P = U × I). On applique ensuite la formule E = P × t avec la puissance calculée et le temps de fonctionnement t de l’appareil.
L’énergie électrique est l’énergie consommée par un appareil électrique.

Pour déterminer l’énergie électrique d’un appareil électrique, on peut passer par la puissance électrique ou alors mesurer directement à l’aide d’appareils de mesure adaptés.

1.  Évaluer une énergie électrique en mesurant une puissance électrique

Pour évaluer une énergie électrique, on peut passer par la puissance électrique.

La puissance électrique P est la puissance de fonctionnement prévue par le constructeur.

La puissance consommée par un appareil en courant continu est égale au produit de la tension U à ses bornes par l'intensité I du courant qui le traverse :

P = U × I.

avec :

  • P la puissance électrique consommée par un récepteur, en watts (W) ;
  • U la tension aux bornes du récepteur, en volts (V) ;
  • I l’intensité du courant électrique qui traverse le récepteur, en ampères (A).

Pour évaluer l’énergie électrique consommée par un appareil fonctionnant en courant continue (lampe, radiateur, etc.), il faut procéder en deux étapes.

  1. Calcul de la puissance
    Pour déterminer la puissance électrique P consommée par l’appareil, on mesure :
    • l’intensité I qui parcourt un appareil à l’aide d’un ampèremètre ;
    • la tension U aux bornes de l’appareil avec un voltmètre.

    On utilise alors la relation P = U × I.

  2. Calcul de l’énergie électrique
    Pour déterminer l’énergie électrique E consommée par l’appareil, on multiplie la puissance P précédemment calculée par la durée d’utilisation t : on utilise la relation E = P × t.
Remarque 
  • Si cette durée est en secondes on obtient une énergie en joules (J).
  • Si cette durée est en heures on obtiendra une énergie en wattheures (Wh).
Exemple : l’énergie électrique d’une lampe.
On fait fonctionner un moteur et une lampe sous une tension continue pendant 6 minutes.
La tension aux bornes de la lampe et l’intensité dans le circuit sont mesurées pendant cette durée.
On relève alors :
  • la tension U = 6 V ;
  • l’intensité I = 25 mA = 0,025 A.
  1. Calcul de la puissance
    La puissance électrique P absorbée par la lampe est :
    P = U × I
    P =
     6 × 0,025
    P = 0,15 W
  2. Calcul de l’énergie électrique
    L’énergie électrique E consommée par la lampe en 6 minutes (6 × 60 = 360 s) est :
    E = P × t
    E = 0,15 × 360
    E = 54 J.
Une lampe consomme 54 joules.
Remarque 
Si on considère la durée en heures, t = 6 min = 0,1 h, on obtient :
E = 0,15 × 0,1
E = 0,015 Wh.
2. Mesurer directement une énergie électrique

On peut également mesurer directement l’énergie électrique d’un appareil électrique.

Il existe deux appareils qui permettent de mesurer directement une énergie électrique :

  • Le compteur EDF qui indique en kilowattheures (kWh) l’énergie électrique consommée par l'ensemble des appareils électriques du lieu.
    Exemple 
    Voici deux photographies d’un compteur EDF séparées d’une durée de douze jours.
    Relevé jour j Relevé jour +12
    Sur cette durée, la consommation a été de 
    2251  2125 = 126 kWh.
  • Le joulemètre qui indique en joules (J) l’énergie électrique consommée par un appareil électrique. Cet appareil regroupe un ampèremètre (branché en série) et un voltmètre (branché en dérivation).
    Exemple 
    On mesure l’énergie consommée par une lampe à incandescence à l’aide du joulemètre.
    Exemple de branchement d'un joulemètre
    Remarque 
    Le joulemètre a la particularité de mesurer la puissance et l’énergie consommée par un dipôle électrique pendant une durée que l’on peut imposer.
    On obtient alors plusieurs mesures de puissance et d’énergie électrique, que l’on place dans un tableau. On compare ensuite les valeurs de colonne « Énergie » avec les valeurs calculées dans la colonne « P × t » :
    Durée(s) Puissance mesurée (W) Énergie mesurée (J) Énergie calculée P × t (W·s)
    10 40 390 400
    30 42 1 250 1 260
    Les valeurs de l’énergie mesurées et calculées sont sensiblement égales, ce qui permet de confirmer la relation E = P × t.

Vous avez déjà mis une note à ce cours.

Découvrez les autres cours offerts par Maxicours !

Découvrez Maxicours

Comment as-tu trouvé ce cours ?

Évalue ce cours !

 

quote blanc icon

Découvrez Maxicours

Exerce toi en t’abonnant

Des profs en ligne

  • 6j/7 de 17 h à 20 h
  • Par chat, audio, vidéo
  • Sur les matières principales

Des ressources riches

  • Fiches, vidéos de cours
  • Exercices & corrigés
  • Modules de révisions Bac et Brevet

Des outils ludiques

  • Coach virtuel
  • Quiz interactifs
  • Planning de révision

Des tableaux de bord

  • Suivi de la progression
  • Score d’assiduité
  • Un compte Parent