Électricité et magnétisme

Travail et puissance électriques

Suivez l'énergie électrique convertie dans une charge en courant continu. Vérifiez $W = UIt$ , $P = UI$ , et convertissez les unités entre joules et kilowattheures.

Collège

⚠ Le circuit affiché est simulé ; pour une charge réelle, limitez courant et tension aux valeurs nominales des composants afin d'éviter la surchauffe.

Matériel

Circuit continu virtuel avec charge lumineuse/chauffante
Curseurs de tension et de courant
Curseur de durée de fonctionnement
Compteur électrique virtuel accumulant l'énergie ; affichages de P et W

Protocole

Mesurer la puissance selon U et I
Réglez un couple (U, I) avec les deux curseurs et lisez la puissance affichée : vérifiez $P = UI$ . Augmentez U en gardant I fixe — P croît proportionnellement et la luminosité de la charge évolue en conséquence.
Accumuler l'énergie au fil du temps
Gardez U, I fixes et déplacez le curseur de temps : le compteur accumule $W = Pt$ linéairement. À t = 60 s avec le P mesuré précédemment, vérifiez $W = UIt$ ; notez la lecture en joules.
Convertir en kilowattheures
Divisez la lecture de W par $3{,}6\times10^6$ pour convertir en kWh — l'unité des factures d'électricité. Estimez qu'une charge de 1000 W fonctionnant une heure consomme 1 kWh ; prédisez la lecture pour U doublé avant de déplacer le curseur.

Simulation

Histoire de l’expérience

Entre 1840 et 1843, James Prescott Joule mesura la chaleur dégagée par des fils parcourus par un courant et établit

Q \propto I^2Rt

— l'énergie électrique se convertissant en chaleur dans une proportion fixe. Son travail contribua à fonder la conservation de l'énergie ; l'unité SI d'énergie porte son nom. La notion de puissance électrique

P = UI

s'est développée avec les réseaux commerciaux de fin de XIXe siècle, quand les premiers compteurs (Oliver Shallenberger, 1888 ; dérivés des compteurs ampère-heure) permirent de facturer l'énergie consommée — ancêtre du kilowattheure actuel.

Physiciens associés

Georg Simon Ohm James Clerk Maxwell James Prescott Joule

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