Wiki du BTS Electrotechnique - SA - Relation Énergie

Processing math: 100%

>>rfloat<<
Vue large Taille de texte–0 +
>>lfloat<<
>><<
>><<

a mettre dans lfloat

Wiki du BTS Electrotechnique

Contents [hide]

La puissance et l'énergie
    Exemple 1
    Exemple 2
    Exemple 3
    Exemple 4
    Exemple 5
Définitions
    Définition: La puissance est la vitesse à laquelle est dépensée l'énergie
    Définition issue du produit d'un "effort" par "un mouvement"
    Quelques ordres de grandeur
Autres Unités
    Le cheval vapeur
QCM

La puissance et l'énergie

Définitions

Définition: La puissance est la vitesse à laquelle est dépensée l'énergie

L’énergie est une « quantité » et la puissance est une « intensité ».

$Puissance = \frac{{Travail\,ou\,énergie\,\,effectué }}{{intervalle\,\,de\,\,temps}}$

Plus généralement, la puissance est la cadence à laquelle l'énergie est transformée d'une forme à une autre, ou transférée d'un système à un autre.

Un moteur, qui exécute la même quantité de travail qu'un autre, mais en moitié moins de temps, est deux fois plus puissant.

Si l'intervalle de temps Δt est fini, nous parlons de puissance moyenne, ou :

${P_m} = \frac{{\Delta W}}{{\Delta t}} = \frac{E}{\Delta t}$

$P_m$ est la puissance moyenne et s'exprime en Watt (W)
$\Delta W$ ou $E$ en Joules (J) est l'énergie dépensée
$\Delta t$ en secondes (s) est l'écart de temps mis pour dépenser cette énergie.

Définition issue du produit d'un "effort" par "un mouvement"

Comme l'énergie est une mesure d'un changement provenant d'un effort, la définition de la puissance suivant les domaines considérés pourra être évaluée en connaissant la vitesse d’évolution de la grandeur et la grandeur générant ce changement. Ces deux grandeurs sont la grandeur d’ « effort » et la grandeur de « mouvement ».

La puissance échangée entre deux éléments s'exprime, indépendamment du domaine considéré, comme le produit de deux variables complémentaires :

une variable d'effort, notée en général e, qui "tend" à déplacer une certaine quantité de matière (ou quelque chose qui en tient lieu)
une variable de flux, notée en général f, qui traduit le déplacement avec un certain "débit" d'une quantité de matière (ou quelque chose qui en tient lieu)

Domaine	Effort	Flux
Mécanique de translation	Force $F(N)$	Vitesse $v(m/s)$
Mécanique de rotation	Couple $C (N.m)$	Vitesse angulaire $\Omega (rad/s)$
Électricité	Tension $u(V)$	Courant $i(A)$
Hydraulique, pneumatique	Pression $p(Pa)$	Débit volumique $Q_v (m^3/s$
Thermodynamique, thermique	Température $T(K)$	Flux d’entropie $\dot S(J/(K \cdot s))$

Quelques ordres de grandeur

Objet	Puissance
Lampe LED	5 W
Pédalage humain	200 W
Perceuse de bricolage	400 W
Puissance solaire reçue par m²	1000 W
Moteur d’ascenseur (1 tonne)	4 kW
Voiture	70 kW
Camion	200 kW
Eolienne	1 à 3 MW
Avion A400 M	4x8 =32 MW
Centrale thermique	120 à 790 MW
Réacteur nucléaire	1000 MW
Puissance radiative reçue par la terre	173 1015 W

Autres Unités

Le cheval vapeur

L'idée d'unifier les mesures de la puissance, en utilisant celle fournie par un cheval était répandue avant que James Watt la définisse en 1783. Watt détermina qu'un cheval de trait pouvait exercer une force d'environ 667 N en marchant à une vitesse de 4 km/h. Ce taux de travail est de 745 J/s, qu'il appela 1 cheval-vapeur (en anglais horse power hp). Cette unité démodée est toujours utilisée aux Etats-Unis. Dans le système métrique, le cheval-vapeur (ch) vaut 736 W et n'est quasiment plus utilisé sauf pour les moteurs thermiques des véhicules automobiles.

QCM

QCM Energie et puissance : http://fabrice.sincere.free.fr/qcm/qcm.php?nom=qcm_energie_puissance_prive

1, place De Lattre de Tassigny
Vétraz-Monthoux BP241
74106 ANNEMASSE Cedex
mail
Téléphone : +33 (0)4.50.87.18.36

flux RSS des Sciences Appliquées

 La biomasse
Conservation de l'énergie
Définition de l'énergie
Energie d'origine marine
Energie Bilan
Energie Electrique
Energie Libre
Energie Nucléaire
Energie Production Appelations
Energie Production Cogénération?
Energie Production Disponibles
Energie Production Hydraulique
Energie Rayonnement
Energie Stockage Bilan?
Energie Stockage Electrique?
Energie Thermique
Facteur de charge d'un producteur d'énergie
L'Énergie Solaire
L'énergie en électrotechnique
L'énergie mécanique
La thermoélectricité
Le stockage d'énergie sous forme chimique
Les dates de l'énergie
Les formes de l'énergie
Les énergies renouvelables
Principe et constitution d’une centrale nucléaire
Production d'énergie électrique par des centrales à flamme
Relation Énergie - Puissance
Rendement d'un système
Stockage Mécanique de l'énergie
Transfert d'énergie
Travail d'une force
Unités de l'énergie
Énergie chimique
Énergie Eolienne

Les formes de l’énergie
1. Énergie cinétique
2. Énergie potentielle
3. Énergie électromagnétique :
4. Énergie interne
5. Les sources d’énergie
Transferts d’énergie
1. Conservation de l’énergie
2. Transfert d’énergie
3. Transferts thermiques :
4. Les conversions et le stockage de l’énergie : (à faire)
Puissance

Des formes d’énergie :
1. Énergie cinétique : Définir l’énergie cinétique d’un système
2. Énergie potentielle : Définir l’énergie potentielle de gravité, élastique, électrostatique et de pression d’un système
3. Énergie électromagnétique :Définir l’énergie électromagnétique
4. Énergie interne :
  1. Température : Utiliser les échelles principales de températures et les unités correspondantes. Citer et mettre en œuvre expérimentalement des exemples de capteurs de température industriels.
  2. Énergie interne d’un système : Associer qualitativement la température d’un corps à l’agitation interne de ses constituants microscopiques.
  3. Associer l’échauffement d’un système à l’énergie reçue, stockée sous forme d’énergie interne.
  4. Variation d’énergie interne d’un solide ou d’un liquide. Exprimer et calculer la variation d'énergie interne d'un solide ou d'un liquide lors d'une variation de température et d’un changement d’état à pression constante.
Les sources d’énergie
1. Distinguer les sources d’énergie des formes d’énergie.
2. Définir et citer les sources d’énergie renouvelables, les sources d’énergie fossile et nucléaire.
3. Utiliser le facteur de charge pour dimensionner une installation.
4. Interpréter des données de production d’énergie nationale ou mondiale.
Transferts d’énergie
1. Conservation de l’énergie :Énoncer le principe de conservation de l’énergie pour un système isolé.
2. Transfert d’énergie :Savoir que le transfert d’énergie ne peut se faire que sous forme de travail et de chaleur.
3. Transferts thermiques :
  1. Décrire qualitativement les trois modes de transferts thermiques en citant des exemples.
  2. Utiliser les caractéristiques thermiques des matériaux pour déterminer le flux thermique à travers une paroi.
  3. Expliciter la dépendance entre la puissance rayonnée par un corps et sa température.
  4. Connaître le principe d'une caméra thermique et savoir l'utiliser dans le cadre de son métier.
4. Les conversions et le stockage de l’énergie :
  1. Identifier les principales conversions d’énergie : électromécanique, photoélectrique, électrochimique, électrothermique.
  2. Schématiser une chaîne énergétique ou une conversion d’énergie en distinguant formes d’énergie, sources d’énergie et convertisseurs.
  3. Savoir qu’une conversion d’énergie ne peut se faire que d’une forme potentielle vers une forme cinétique ou inversement.
  4. Évaluer ou mesurer une quantité d’énergie transférée, convertie ou stockée.
  5. Comparer des ordres de grandeur des énergies stockées dans différents réservoirs d'énergie.
  6. Exploiter le principe de conservation de l’énergie pour réaliser un bilan énergétique pour calculer un rendement ou un COP.
  7. Évaluer l'autonomie d'un système autonome.
Puissance
1. Énoncer et exploiter la relation entre puissance moyenne, énergie mise en jeu et durée.
2. Évaluer et citer des ordres de grandeur des puissances mises en jeu dans les secteurs de l’énergie, de l’industrie, du bâtiment, des transports.
3. Expliquer que la puissance est le produit de deux grandeurs différentes : « effort » et « mouvement ».