C'est quoi la puissance électrique, et comment la calculer ?

Une bouilloire et un chargeur de téléphone se branchent sur la même prise, mais la bouilloire fait bouillir l'eau en quelques minutes alors que le chargeur chauffe à peine. La différence, c'est la puissance : le nombre de joules d'énergie qu'un appareil transfère chaque seconde. La puissance s'exprime en watts (W), et 1 watt = 1 joule par seconde. Les grandes puissances s'écrivent en kilowatts : 1 kW = 1 000 W.

Pour un appareil électrique, la puissance dépend de deux grandeurs : la tension U (la « poussée » qui fait circuler le courant, en volts) et l'intensité I du courant (la quantité de charge qui passe chaque seconde, en ampères). La formule est :

P = U × I (puissance en watts = tension en volts × intensité en ampères)

Pourquoi ça marche ? La tension indique combien de joules transporte chaque coulomb de charge (1 V = 1 J/C). L'intensité indique combien de coulombs passent chaque seconde (1 A = 1 C/s). En multipliant, les coulombs se simplifient : il reste des joules par seconde, c'est-à-dire des watts. Une prise de 230 V qui fournit 10 A transfère 230 × 10 = 2 300 J chaque seconde : la puissance est de 2 300 W (2,3 kW).

L'analogie de l'eau aide à comprendre. Pense à un tuyau d'arrosage : la tension ressemble à la pression de l'eau, l'intensité au débit (la quantité d'eau qui passe par seconde), et la puissance au travail que l'eau peut fournir chaque seconde, par exemple la vitesse à laquelle elle ferait tourner une roue à aubes. Plus de pression ou plus de débit, c'est plus de puissance.

Avec un triangle de formules (P en haut, U et I en bas), on isole facilement : I = P / U et U = P / I. En combinant avec la loi d'Ohm (U = R × I), on obtient deux autres formes, utiles quand on connaît la résistance R en ohms :

• P = R × I² : la puissance à partir de la résistance et de l'intensité (l'effet Joule, la chaleur produite par le courant)
• P = U² / R : la puissance à partir de la tension et de la résistance

Puissance et énergie, ce n'est pas pareil. La puissance est un débit d'énergie ; l'énergie est le total. Pour trouver l'énergie, on multiplie par la durée :

E = P × t (joules = watts × secondes)

Les fournisseurs d'électricité utilisent une unité plus grande, le kilowattheure (kWh) : l'énergie consommée par un appareil de 1 kW pendant 1 heure. 1 kWh = 1 000 W × 3 600 s = 3 600 000 J (3,6 MJ). Sur la facture, on paie les kWh consommés. L'abonnement d'un logement, lui, s'exprime en kVA (par exemple 6 ou 9 kVA) : c'est la puissance maximale qu'on peut utiliser en même temps. Tout cela rejoint l'énergie en général et le fonctionnement des circuits électriques.

La tension du secteur est d'environ 230 V en France, en Belgique, en Suisse et dans une grande partie du monde, et d'environ 120 V aux États-Unis et au Canada (voir l'électricité). Le même sèche-cheveux de 1 500 W consomme donc environ 6,5 A à Paris, mais 12,5 A à New York.

Quelle est la formule de la puissance électrique ?#

P = U × I : la puissance en watts est égale à la tension en volts multipliée par l'intensité en ampères. Les autres formes sont P = R × I², P = U² / R et P = E / t (énergie divisée par durée).

Quelle est l'unité de la puissance électrique ?#

Le watt (W), en l'honneur de James Watt. 1 W vaut 1 joule par seconde. Pour les grandes puissances, on utilise le kilowatt (1 kW = 1 000 W) et le mégawatt (1 MW = 1 000 000 W).

Quelle est la formule watt, ampère, volt ?#

Watts = volts × ampères, donc P = U × I. Pour trouver les ampères : I = P / U. Un grille-pain de 1 150 W branché sur 230 V consomme 1 150 / 230 = 5 A.

C'est quoi un wattheure ?#

C'est une unité d'énergie : l'énergie consommée par un appareil de 1 W pendant 1 heure, soit 3 600 J. Le kilowattheure (kWh) vaut 1 000 Wh, et c'est lui qu'on paie sur la facture d'électricité.

C'est quoi la puissance électrique d'un appareil ?#

C'est l'énergie qu'il consomme chaque seconde quand il fonctionne. Elle est écrite sur son étiquette en W ou en kW : environ 2 000 W pour une bouilloire, quelques watts pour une ampoule LED.

C'est quoi l'effet Joule ?#

C'est la chaleur produite par un courant qui traverse une résistance. Sa puissance vaut P = R × I². C'est ainsi que fonctionnent les radiateurs, les bouilloires et les grille-pain, et c'est pour cela qu'un fil chauffe s'il est traversé par un courant trop fort.

Qu'est-ce qui est le plus dangereux : les volts, les ampères ou les watts ?#

C'est le courant qui traverse le corps qui fait des dégâts, et il faut une tension suffisante pour pousser un courant dangereux à travers lui. Les watts de l'étiquette indiquent l'énergie consommée, pas le danger. Toute prise du secteur est dangereuse.