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Le chapitre « L’énergie des systèmes électriques » du programme de physique chimie de spécialité en première générale aborde trois notions clés : l'intensité du courant électrique, la source réelle de tension continue et le bilan de puissance.
L'intensité du courant électrique, également appelée débit de charges, représente le flux de particules chargées (électrons) traversant un circuit par unité de temps. Elle est mesurée en ampères (A). L'intensité est la même en tout point d'un circuit série, car les charges ne s'accumulent pas. Dans un circuit en dérivation, l'intensité se divise proportionnellement entre les branches en fonction des résistances. L'intensité est déterminée par la loi d'Ohm, qui établit que l'intensité est égale à la tension (différence de potentiel) divisée par la résistance : I = U/R.
La source réelle de tension continue alimente les circuits électriques. Contrairement à une source idéale, elle possède une résistance interne non négligeable. Cette résistance est représentée par un conducteur ohmique. Lorsqu'un courant circule dans la source réelle, une partie de l'énergie est dissipée sous forme de chaleur dans le conducteur ohmique, provoquant l'effet Joule. Cela entraîne une diminution de la tension réelle fournie aux bornes du circuit.
Le bilan de puissance dans un circuit électrique est essentiel pour comprendre l'utilisation efficace de l'énergie. La puissance est définie comme l'énergie électrique consommée ou produite par unité de temps. Elle est mesurée en watts (W). La puissance est égale au produit de la tension par l'intensité : P = U * I. La quantité d'énergie électrique transférée dans un système est déterminée par le produit de la puissance par le temps : E = P * t.
Dans un convertisseur, l'énergie électrique est transformée en une autre forme d'énergie, comme mécanique ou thermique. Le rendement du convertisseur est le rapport entre la puissance exploitable en sortie et la puissance fournie en entrée. Idéalement, on souhaite unrendement proche de 100 %, où la majorité de l'énergie est convertie de manière utile. Cependant, l'effet Joule peut réduire le rendement, car de l'énergie est perdue sous forme de chaleur dans le conducteur ohmique.
En conclusion, le chapitre « L’énergie des systèmes électriques » met l'accent sur l'intensité du courant électrique, la source réelle de tension continue avec son conducteur ohmique, et la notion de bilan de puissance avec la définition de la puissance, de l'énergie électrique, l'effet Joule et le rendement des convertisseurs. Une compréhension approfondie de ces concepts est cruciale pour l'efficacité énergétique dans les circuits électriques.