quelques notions d’électricité
Un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant électrique d’un ampère à travers une résistance d’un ohm pendant une seconde :
1 J = 1 Ω A2 s = 1 W s = 1 kg m2 s−2
Un joule est aussi l’énergie fournie par une puissance de 1 watt pendant une seconde.
Le watt est la puissance d’un système dans lequel une énergie d’un joule est transférée uniformément pendant une seconde. Il est donc égal à un joule par seconde. Comme le joule est le produit d’un newton par un mètre, et le newton celui d’un kilogramme par un mètre par seconde carrée, le watt est égal à un newton mètre par seconde ou encore un kilogramme mètre carré par seconde au cube :
1W = 1 J s-1 = 1 N m s -1 = 1 kg m² s-3
Pour visualiser ceci, sachez qu’une pile alcaline AA en pleine charge représente 27.000 joules.
Le kilowatt-heure est une unité d’énergie correspondant à celle consommée par un appareil de 1 000 watts (soit 1 kW) de puissance pendant une durée d’une heure. Elle vaut 3,6 mégajoules (MJ). Pour connaître l’énergie consommée par un appareil électrique, si sa puissance est constante, il suffit de multiplier celle-ci (en kilowatts) par sa durée d’utilisation (en heures). Si sa puissance n’est pas constante, il faut mathématiquement l’intégrer sur la durée d’utilisation.
Exemples
- Un vélo à assistance électrique doté d’une batterie de 600 Wh (quantité d’énergie) et d’un moteur de puissance 300 W peut rouler 2 h avec l’assistance au maximum. Son chargeur de 150 W permet de recharger la batterie en 4 h (600 = 300 × 2 = 150 × 4).
- Un appareil de 2 500 W (2,5 kW) utilisé à puissance maximale pendant 2 h aura consommé 2,5 kW × 2 h = 5 kWh en tout.
- Un appareil électrique d’une puissance d’un watt (1 W) utilisé en permanence consomme en un an 8,76 kWh : 1 W × 24 h/j × 365 j = 8 760 Wh.
- Une ampoule de 100 W allumée pendant 24 heures consomme 2 400 Wh : 100 × 24, soit 2,4 kWh. Si l’on considère un coût moyen du kilowatt-heure de 0,13 €, la consommation électrique de cette ampoule coûte 0,312 € par jour soit 9,36 € par mois.
La résistance électrique entre deux points d’un conducteur et d’un ohm lorsqu’une différence de potentiel constante de 1 volt, appliquée entre ces deux points, produit dans ce conducteur un courant de 1 ampère, ce conducteur n’étant le siège d’aucune force électromotrice
Un ohm correspond donc à un volt par ampère (V/A ou V A−1), donc dans les unités de base du Système international à un kilogramme mètre carré par seconde cube et par ampère carré2 :
Ω = V / A = V ⋅ A − 1 = m 2 ⋅ k g / s³ ⋅ A²
La définition de l’ampère a été donnée par le Comité international des poids et mesures en 1948 comme suit :
1 V = 1 W A = 1 J C = 1 N ⋅ m A ⋅ s = 1 k g ⋅ m 2 C ⋅ s 2
« Un ampère est l’intensité d’un courant constant qui, s’il est maintenu dans deux conducteurs linéaires et parallèles, de longueurs infinies, de sections négligeables et distants d’un mètre dans le vide, produit entre ces deux conducteurs une force linéaire égale à 2 × 10−7 newton par mètre ».
Un courant électrique est un mouvement d’ensemble de porteurs de charges électriques, généralement des électrons, au sein d’un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l’action de la force électromagnétique, dont l’interaction avec la matière est le fondement de l’électricité.
Analogie avec un écoulement fluide
Une analogie intéressante pour comprendre de façon simple les notions d’intensité du courant et de différence de potentiel peut être faite avec l’écoulement d’un fleuve. Celui-ci s’écoule d’amont vers aval avec une quantité d’eau bien définie et un dénivelé variable en fonction du terrain. Supposons que ce fleuve ait une largeur fixe de 20 mètres, une profondeur fixe de 3 mètres et que l’eau soit au plus haut niveau, la quantité d’eau à un instant donné et dans une longueur du fleuve donnée est quantifiable (1 mètre linéaire de fleuve contient 60 m 3 d’eau). La quantité d’eau est l’analogue de la quantité de charge électrique.
Le dénivelé, différence d’altitude entre le point haut et le point bas du fleuve, peut être assimilé à la différence de potentiel (ou tension), le débit du fleuve à l’intensité du courant et la taille du fleuve à la section d’un câble électrique.
De la même façon que c’est le dénivelé qui met l’eau en mouvement, c’est la différence de potentiel qui met les électrons en mouvement.
Le volt correspond à la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit composé d’une résistance d’un ohm, lorsque ce même circuit est parcouru par un courant constant de 1 ampère la puissance dissipée entre ces deux points est égale à 1 watt.
Autrement dit, le volt est la différence de potentiel électrique qui accélère une charge électrique de 1 coulomb en lui donnant une énergie de 1 joule2,3. Il en résulte que le volt est ce qui déplace une charge de 1 coulomb avec une force de 1 newton sur une longueur de 1 mètre.
Il peut être défini à partir des unités de base du Système international, dont il est une des unités dérivées :
1 V = 1 k g ⋅ m 2 A ⋅ s 3
Avec :
- W : la puissance en watts;
- A : l’intensité du courant en ampères;
- J : l’énergie en joules;
- N : la force en newtons;
- m : la longueur en mètres;
- s : le temps en secondes;
- kg : la masse en kilogrammes;
- C : la charge électrique en coulombs.
Comparaison avec l'hydraulique
Le volt est l’unité de différence de potentiel et de tension.
L’analogie avec l’hydraulique est souvent utilisée pour expliquer la tension et l’intensité dans les circuits électriques ; ils sont comparés à des tuyaux remplis d’eau. Pour avoir une meilleure image de ce qu’est la pression de l’eau, on peut imaginer de l’eau sortant d’un robinet, d’un tuyau d’arrosage ou une chute d’eau causée par un barrage : plus la pression est élevée et plus l’eau qui sort du tuyau a un débit élevé.
La pression correspond d’après cette analogie à la tension électrique.
Le coulomb, de symbole C, est l’unité de charge électrique du Système international (une des unités dérivées du SI). Son nom vient de celui du physicien français Charles-Augustin Coulomb.
Le coulomb est la charge électrique (la quantité d’électricité) traversant une section d’un conducteur parcouru par un courant d’intensité de un ampère pendant une seconde1 (1 C = 1 A s). Il équivaut à 6,24150962915265 × 1018 charges élémentaires (environ 6,24 milliards de milliards).
L’esclave énergétique : la puissance de la machine humaine est approximativement de 100 watts.
LUX : unité d’intensité lumineuse . Plein soleil = 100.000 Lux, à l’ombre = 5.000 LUX, soit 20 fois moins. Il est possible de s’acheter un luxmètre pour moins de 20,- €
Loi d’Omh = V x A = W ou tension X intensité = débit
1 Watt = 1 joule par seconde
Le Joule est une quantité d’énergie, quelle que soit sa forme. Une pierre de 10 grammes, tombant d’une hauteur de 1 mètre frappe le sol avec une force de 1 joule.
En résumé,
- Masse x Gravité (9,8) x hauteur en mètre
- Chauffer 1 gramme d’eau de un degré (soit 1 calorie) nécessite 4,18 Joules
Capacité et puissance d’une pile Pascal
La capacité d’alimentation
La capacité d’alimentation est la quantité d’énergie stockée dans la pile. Cette capacité se mesure en wattheures (Wh le symbole). Un Wattheure est la tension (V) que la pile fournit multipliée par la quantité de courant (ampères), que la pile peut fournir sur un certain laps de temps (généralement en heures). Tension x ampères x heures = Wh. La tension est fixée pour un type de pile en fonction de sa chimie interne (alcalines, lithium, plomb, etc) Amps * Souvent seulement l’heure de mesure est imprimée sur le côté en Ah ou mAh (1000 mAh = 1 Ah). Pour obtenir Wh, il faut multiplier Ah par la tension nominale. Par exemple, pour une batterie de 3V nominal avec 1 capacité en ampère-heure, il y a donc 3 Wh de capacité. 1 Ah indique en théorie que l’on peut tirer 1 ampère de courant pendant une heure, ou 0,1 A pendant 10 heures, ou 0,01 A (aussi connu comme 10 mA) pendant 100 heures.
Cependant, la quantité de courant que nous pouvons vraiment tirer d’une pile (la capacité de puissance) est limitée.
Combien de watts y a-t-il dans une batterie double A ?
Les piles AA peuvent être mesurées en utilisant la tension pour la plupart. Elles sont évaluées à 1,5 volts chacune et selon la batterie dépendra de la quantité de watts produite à partir de ces volts. Il semble qu’en moyenne, les piles AAA ont une mesure d’un peu moins de 2 watts par pile.
Combien de watts représente une pile AA ?
Une pile AA typique contient environ 3,9 watts -heures, soit 0,0039 kilowatt-heures, ce qui constitue une quantité d’énergie suffisante pour garder votre petite ampoule de lampe de poche allumée pendant des heures avant de devoir changer les piles.
Combien de watts représente une pile AA de 1,5 volt ?
Les capacités des piles sont à peu près les suivantes pour les types les plus courants : une pile AA a 2500 mAh @ 1,5V = 3,75 Wh. une pile AA rechargeable a 2000 mAh @ 1,2 V = 2,4 Wh.
Combien de watts représente 8 piles AA ?
Vous avez 8 piles AA , qui délivrent 2800 ma/h à 1,5 V chacune. Si vous les connectez en parallèle, alors vous avez un pack de 2800×8 ma/h à 1,5 V piles.
Combien de batteries double A faudrait il pour alimenter une voiture ?
Le démarrage du moteur nécessitera 250 ampères pendant une demi-seconde, et le courant maximal qu’une batterie AA de 1,5 volt peut produire est de 10 ampères. Compte tenu de ce qui précède, vous devrez commencer avec une chaîne de huit piles AA pour obtenir les 12 volts nécessaires.
Voir aussi : Faut-il passer l’eoc de géométrie en floride ?
Quelle marque de pile AA dure le plus longtemps ?
Energizer® Ultimate Lithium™ AA Battery détient désormais le titre GUINNESS WORLD RECORDS™ – pour la Longest – Lasting AA battery .
Combien de piles 12v sont nécessaires pour alimenter une maison ?
Nombre de batteries Un parc de batteries conçu pour alimenter un foyer américain moyen pendant trois jours devrait fournir 90 kilowattheures d’énergie. La batterie de l’exemple précédent peut fournir 2,4 kilowattheures, ce système aurait donc besoin de 38 batteries .
Combien de joules possède une pile AA ?
Une pile AA manganèse/alcaline est évaluée à environ 2,4 ampères-heures. Si nous supposons une moyenne de 1,5 volt, cela donne environ 3,6 watts-heures (légèrement optimiste). Comme il y a 3 600 secondes dans une heure, cela équivaut à 12 960 Joules .
Que signifient les piles AA et AAA ?
AA et AAA sont des désignations de batteries qui sont utilisées pour indiquer la taille et la capacité de charge potentielle de certaines batteries . La plus petite taille des piles AAA signifie qu’il y a une plus petite quantité de matériau électrochimique, qui contient cette charge électrique.
Combien de coulombs y a-t-il dans une pile AA ?
Donc la pile AA contient 9000 coulomb de charge. Dans notre pile, cette charge est « maintenue » à 1,5 V. Il faudrait donc 9000/1,5 = 6000 coulomb pour atteindre 1V. Cela signifie qu’une pile AA est essentiellement un condensateur de 6000 farad, chargé à 1,5 V.
Voir aussi : Que faire en cas d’érythème fessier qui saigne ?
Combien de watts représente un Coulomb ?
Nous supposons que vous convertissez entre watt/volt et coulomb/seconde. Vous pouvez consulter plus de détails sur chaque unité de mesure : watt/volt ou coulomb/seconde L’unité de base SI du courant électrique est l’ampère. 1 ampère est égal à 1 watt /volt, ou 1 coulomb/seconde.
Que signifie mAh ?
milliampère Heure
L'empilement des piles permet il d'augmenter la tension ?
Eh bien, en connectant des batteries , vous pouvez augmenter la tension , l’ampérage, ou les deux. Par exemple, ces deux batteries de 6 volts jointes en série produisent maintenant 12 volts, mais elles ont toujours une capacité totale de 10 ampères.
Combien de volts fait une batterie D ?
1,5 volts
Qu'est-ce qui détermine la tension d'une batterie ?
La tension d’une batterie est une caractéristique fondamentale d’une batterie , qui est déterminée par les réactions chimiques dans la batterie , les concentrations des composants de la batterie et la polarisation de la batterie . La tension calculée à partir des conditions d’équilibre est généralement connue comme la tension nominale de la batterie .
Qu'est-ce qui détermine la tension d'une batterie ?
4.5 volts
Combien de puissance produisent 4 piles D ?
La plupart des piles AAA, AA, C et D ont une tension d’environ 1,5 volt. Imaginez que les piles représentées sur le schéma soient évaluées à 1,5 volt et 500 milliampères-heures. Les quatre batteries en disposition parallèle produiront 1,5 volt à 2 000 milliampères-heures. Les quatre piles disposées en série produiront 6 volts à 500 milliampères-heures.
Voir aussi : Les bouteilles de la méthode sont-elles recyclables ?
Combien de watt/heure représente une pile AAA ?
Toutes les piles AAA , une pile de plus petite taille que les AA, ont une tension de 1,5 volt. La pile AAA d’Energizer a une capacité de 1250 milliampères heures , soit 1,87 watt – heures , ce qui donne à la pile AAA une capacité considérablement inférieure à celle d’une pile AA.
Comment les piles sont-elles mesurées ?
L’énergie stockée dans une pile , appelée capacité de la pile , est mesurée soit en wattheures (Wh), soit en kilowattheures (kWh), soit en ampères-heures (Ahr). Par exemple, une batterie de 12 volts d’une capacité de 500 Ah batterie permet de stocker une énergie d’environ 100 Ah x 12 V = 1 200 Wh ou 1,2 KWh.
Comment les piles sont-elles mesurées ?
Mesures équivalentes en volts et en watts.
Tension | Puissance | Courant |
|---|---|---|
8 volts | 24 watts | 3 ampères |
8 volts | 32 watts | 4 ampères |
9 volts | 9 watts | 1 ampère |
9 volts | 18 watts | 2 ampères |