Distinguer énergie et puissance électrique | 1ère Bac Pro ERA-MA | Physique-Chimie
Dernière mise à jour : 21 octobre 2026
La puissance \(P\) (en watts, W) indique le débit d'énergie : c'est une grandeur instantanée. L'énergie \(E\) (en joules, J) est la quantité d'énergie consommée ou fournie sur une durée \(t\) : \(E = P \times t\). La puissance dit « à quelle vitesse », l'énergie dit « combien en tout ». La puissance peut varier ; E = Pt s’utilise avec une puissance constante ou sa moyenne sur la durée. Dans cette page, E désigne l’énergie ; W reste le symbole de l’unité watt.
Associer chaque affirmation à la bonne grandeur (énergie ou puissance) :
Modèle : les puissances indiquées sont les puissances électriques absorbées, supposées constantes pendant les durées d’utilisation données.
Un menuisier compare deux scies : la scie A a une puissance de 1 200 W, la scie B a une puissance de 1 800 W. Les deux scies travaillent pendant 30 minutes.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Scie A | 1 200 W |
| Scie B | 1 800 W |
| Durée commune | 30 min |
Deux ateliers de menuiserie ont fonctionné aujourd'hui :
| Atelier | Puissance moyenne | Durée |
|---|---|---|
| 1 | 3 kW | 4 h |
| 2 | 5 kW | 2 h |
Quel atelier a consommé le plus d'énergie ? Justifier.
En régime continu, la puissance électrique reçue se calcule par \(P = U \times I\), où \(P\) est en watts (W), \(U\) la tension en volts (V) et \(I\) l'intensité en ampères (A). On peut en déduire : \(U = \frac{P}{I}\) et \(I = \frac{P}{U}\). En régime sinusoïdal, cette relation ne donne la puissance active que pour une charge résistive (\(\cos\varphi = 1\)) ; le cas général sera étudié au chapitre 2.
Données d’entraînement ; documents fictifs.
Un petit récepteur est alimenté en courant continu. Les instruments affichent les valeurs suivantes.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Voltmètre : tension aux bornes du récepteur | 12,0 V |
| Ampèremètre : intensité dans le récepteur | 250 mA |
Un élément chauffant résistif fonctionne sous une tension de 230 V et absorbe un courant de 4 A. Calculer sa puissance électrique.
Une résistance chauffante de presse absorbe un courant de 6,5 A sous 230 V. Calculer sa puissance. Convertir ce résultat en kilowatts (kW).
Un radiateur électrique résistif a une puissance de 1 500 W et fonctionne sous 230 V. Calculer l'intensité du courant absorbé.
Données d’entraînement ; documents fictifs.
Un petit accessoire fonctionne en courant continu. Dans les conditions étudiées, il reçoit la puissance indiquée et est traversé par le courant donné.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Puissance électrique reçue | 6,0 W |
| Intensité | 0,50 A |
Dans un atelier d'agencement, trois appareils résistifs fonctionnent simultanément :
| Appareil | Tension (V) | Intensité (A) |
|---|---|---|
| Panneau chauffant | 230 | 8,7 |
| Presse à chaud | 230 | 5,2 |
| Étuve | 230 | 6,1 |
Calculer la puissance de chaque appareil et la puissance totale reçue.
À puissance constante ou avec la puissance moyenne sur la durée : \(E=P\times t\).
| Puissance P | Durée t | Énergie E |
|---|---|---|
| W | s | J |
| W | h | Wh |
| kW | h | kWh |
\(1\text{ kWh}=1\,000\text{ Wh}=3\,600\,000\text{ J}\). Pour passer des joules aux kWh, diviser par 3 600 000 ; pour le sens inverse, multiplier.
Modèle : les puissances indiquées sont les puissances électriques absorbées, supposées constantes pendant les durées d’utilisation données.
Un menuisier agenceur utilise une ponceuse orbitale de 350 W pendant 2 heures. Calculer l'énergie consommée en Wh et en kWh.
Convertir les énergies suivantes :
Modèle : les puissances indiquées sont les puissances électriques absorbées, supposées constantes pendant les durées d’utilisation données.
Une scie sauteuse de 600 W fonctionne pendant 45 minutes. Calculer l'énergie consommée en joules puis en kWh.
Un atelier de métallerie consomme 12 kWh d'énergie en une journée de 8 heures. Calculer la puissance moyenne consommée.
Données d’entraînement ; documents fictifs.
Une réserve d’énergie alimente un éclairage portable. L’énergie indiquée est celle utilisable par l’éclairage. Sa puissance absorbée est supposée constante ; aucune autre consommation n’est comptée.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Énergie utilisable | 24 Wh |
| Puissance absorbée | 8 W |
Données d’entraînement ; documents fictifs.
Un appareil de suivi environnemental fonctionne successivement dans deux modes. La puissance est constante dans chaque phase.
| Phase | Puissance absorbée | Durée |
|---|---|---|
| Mesures fréquentes | 8 W | 2 h |
| Surveillance réduite | 2 W | 4 h |
Le prix unitaire de l’électricité s’exprime en €/kWh ; le coût s’exprime en euros. Coût = Énergie (en kWh) × prix du kWh. Il faut d'abord calculer l'énergie consommée en kWh, puis multiplier par le tarif.
Données d’entraînement ; documents fictifs.
On relève le même compteur d’un logement au début et à la fin d’une période. Le prix unitaire est fictif ; on calcule seulement le coût de la consommation, hors abonnement.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Index initial | 12 240,5 kWh |
| Index final | 12 267,0 kWh |
| Prix unitaire | 0,20 €/kWh |
Tarif fictif pour cet exercice. Le coût demandé porte sur l’électricité ; seul l’abonnement explicitement indiqué est ajouté.
Modèle : les puissances indiquées sont les puissances électriques absorbées, supposées constantes pendant les durées d’utilisation données.
Une scie circulaire de 1 400 W fonctionne 3 heures par jour. Le prix du kWh est 0,18 €.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Puissance | 1 400 W |
| Durée quotidienne | 3 h |
| Prix unitaire | 0,18 €/kWh |
Calculer le coût journalier d'utilisation.
Tarif fictif pour cet exercice. Le coût demandé porte sur l’électricité ; seul l’abonnement explicitement indiqué est ajouté.
Dans un atelier d’entretien d’équipements, les machines consomment en moyenne 5 kWh par heure de production. L'atelier tourne 8 h/jour, 5 jours/semaine. Le kWh coûte 0,20 €.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Énergie par heure de production | 5 kWh |
| Production quotidienne | 8 h |
| Jours par semaine | 5 |
| Prix unitaire | 0,20 €/kWh |
Calculer le coût hebdomadaire d'électricité.
Autrement dit, la puissance moyenne pendant la production est de 5 kW.
Tarif fictif pour cet exercice. Le coût demandé porte sur l’électricité ; seul l’abonnement explicitement indiqué est ajouté.
Modèle : les puissances indiquées sont les puissances électriques absorbées, supposées constantes pendant les durées d’utilisation données.
Un ébéniste utilise les outils suivants chaque jour :
Le kWh coûte 0,18 €.
| Outil | Puissance | Durée quotidienne |
|---|---|---|
| Perceuse | 800 W | 30 min |
| Scie sauteuse | 650 W | 1 h |
| Ponceuse | 400 W | 2 h |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Prix unitaire | 0,18 €/kWh |
Calculer le coût journalier de ces trois outils.
Tarif fictif pour cet exercice. Le coût demandé porte sur l’électricité ; seul l’abonnement explicitement indiqué est ajouté.
Une facture d'électricité d'un atelier indique 450 kWh pour le mois. Le tarif est 0,22 €/kWh avec un abonnement fixe de 15 €/mois.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Consommation mensuelle | 450 kWh |
| Prix unitaire | 0,22 €/kWh |
| Abonnement mensuel | 15 € |
Calculer le montant total de la facture.
La puissance nominale correspond aux conditions nominales spécifiées et figure sur la plaque signalétique de l'outil, en watts. Pour un appareil alimenté en alternatif, le produit \(U \times I\) donne la puissance apparente en voltampères ; il ne permet pas, à lui seul, de retrouver la puissance active sans connaître le facteur de puissance. Elle n’est pas nécessairement égale à la puissance mesurée pendant un usage particulier. Ici, les plaques précisent la puissance électrique absorbée.
Lire les plaques signalétiques suivantes et identifier la puissance nominale de chaque outil :
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Tension | 230 V ~ |
| Fréquence | 50 Hz |
| Puissance absorbée nominale | 700 W |
| Intensité nominale | 3,5 A |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Tension | 230 V ~ |
| Fréquence | 50 Hz |
| Puissance absorbée nominale | 2 200 W |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Tension | 230 V ~ |
| Fréquence | 50 Hz |
| Puissance absorbée nominale | 1 200 W |
| Intensité nominale | 6,8 A |
Données d’entraînement ; documents fictifs.
Pour un loisir créatif, on utilise une mini-perceuse en courant continu. Un relevé donne sa puissance moyenne réellement absorbée pendant un essai.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Tension nominale | 12 V continu |
| Puissance absorbée nominale | 6 W |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Puissance moyenne mesurée pendant l’essai | 3,6 W |
| Durée de l’essai | 5 min |
Modèle : les puissances indiquées sont les puissances électriques absorbées, supposées constantes pendant les durées d’utilisation données.
Un menuisier cherche à remplacer sa ponceuse de 400 W par un modèle de puissance nominale plus élevée. Il hésite entre un modèle à 550 W et un modèle à 750 W.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Ancienne ponceuse | 400 W |
| Modèle A | 550 W |
| Modèle B | 750 W |
| Durée quotidienne | 2 h |
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Scie : intensité retenue | 6,1 A |
| Ponceuse : intensité retenue | 3,9 A |
| Calibre du disjoncteur | 16 A |
Un technicien d'agencement dispose d'un circuit protégé par un disjoncteur de 16 A. Les plaques indiquent 6,1 A pour une scie et 3,9 A pour une ponceuse. Dans le modèle où aucun autre appareil n'est branché, le fonctionnement permanent simultané est-il compatible avec le calibre de 16 A ? Quelles vérifications restent nécessaires avant le branchement réel ?
En continu, A mesure l’intensité en série et V la tension en dérivation. Un wattmètre adapté mesure la puissance ; un compteur d’énergie permet de déterminer l’énergie reçue par différence entre deux index. Pour vérifier expérimentalement P = UI, confronter le produit UI à une mesure indépendante de P. Ces exercices préparent et exploitent un TP ; ils ne remplacent pas les manipulations encadrées.
Données d’entraînement ; documents fictifs.
On prépare un montage de laboratoire en 6 V continu, réalisé avec le matériel pédagogique sous contrôle de l’enseignant. La résistance R est le récepteur étudié.
Pour mesurer directement P et E, l’enseignant installe ensuite un module de mesure continu entre le générateur et R, selon sa notice. Il donne les relevés suivants ; la puissance reste stable pendant l’intervalle.
| Donnée | Valeur |
|---|---|
| Puissance mesurée | 2,4 W |
| Index d’énergie au départ | 18 J |
| Index d’énergie à la fin | 306 J |
| Durée écoulée | 120 s |
Données d’entraînement ; documents fictifs.
Sur un banc en courant continu, on relève la tension aux bornes d’une résistance et l’intensité qui la traverse. Un wattmètre continu mesure indépendamment la puissance reçue par la résistance : sa colonne n’a pas été calculée à partir de U et I.
| Essai | U mesurée (V) | I mesurée (A) | P mesurée (W) |
|---|---|---|---|
| A | 4,0 | 0,20 | 0,79 |
| B | 6,0 | 0,30 | 1,81 |
| C | 8,0 | 0,40 | 3,18 |
Critère fourni pour cet entraînement : un écart absolu inférieur ou égal à 0,03 W est considéré compatible avec la précision retenue. Ce critère n’est pas une règle générale pour tous les instruments.
| Essai | UI (W) | P mesurée (W) | Écart absolu (W) |
|---|---|---|---|
| A | ………… | 0,79 | ………… |
| B | ………… | 1,81 | ………… |
| C | ………… | 3,18 | ………… |
| Essai | UI (W) | P mesurée (W) | Écart absolu (W) |
|---|---|---|---|
| A | 0,80 | 0,79 | 0,01 |
| B | 1,80 | 1,81 | 0,01 |
| C | 3,20 | 3,18 | 0,02 |