I. Notion d’énergie

D’une manière générale, un corps possède de l’énergie s’il est susceptible de fournir du travail. 

1. Définition

L’énergie est associée à la notion de travail. L’énergie est l’aptitude que possède un corps à fournir du travail.

Il existe plusieurs formes d’énergie :

  • l’énergie thermique (produit par la chaleur),
  • l’énergie lumineuse,
  • l’énergie électrique,
  • l’énergie cinétique,
  • l’énergie potentielle de pesanteur,
  • l’énergie mécanique, etc.

On peut passer d’une forme d’énergie à une autre.

Exemple : l’énergie lumineuse peut être transformée en énergie électrique.

2. L’énergie potentielle

L’énergie potentielle de pesanteur $(Ep)$ d’un corps est l’énergie qu’il possède du fait de sa position par rapport à la Terre. Elle s’exprime en joule (J).

$\color{orangered}{Ep=m \times g \times h=P \times h}$

avec

$\color{orangered}{\left\{\begin{array} \\ Ep \text { : énergie potentielle de pesanteur en (J) } \\ m \text { : la masse en kg } \\ h : \text { la hauteur en m} \\ P: \text { le poids en N} \\ \text { et } g:  \text { l'intensité de pesanteur en } \rm N \cdot m^{-1}\end{array}\right.}$

3. L’énergie cinétique

L’énergie cinétique $(Ec)$ d’un corps est l’énergie qu’il possède du fait de son mouvement, à un instant donné. Elle s’exprime en joule (J).

$\color{orangered}{Ec=\dfrac{1}{2} m V^2}$

avec

$\color{orangered}{\left\{\begin{array} \\E c: \text { l'énergie cinétique en }(J) \\ m: \text { la masse en kg } \\ V: \text { la vitesse en } \rm m \cdot s ^{-1}\end{array}\right.}$

4. L’énergie mécanique

L’énergie mécanique $(Em)$ est la somme de son $Ec$ et de son $Ep$. Elle s’exprime en joule (J).

$\color{orangered}{Em=Ec+Ep}$

II. Énergie électrique

1. Puissance électrique

La puissance électrique reçue par un appareil est égale au produit de la tension par l’intensité du courant qui le traverse.

$\color{orangered}{P=U \times I}$ or $\color{orangered}{U=R \times I}$ donc $\color{orangered}{P=R \times I^2}$

2. Énergie électrique

L’énergie électrique consommée par un appareil est égale au produit de sa puissance par une durée $(t)$ de fonctionnement :

$\color{orangered}{E=P \times t}$ or $\color{orangered}{P=U \times I}$ donc $\color{orangered}{E=U \times I \times t=R \times I^2 \times t}$

III. Rendement d’une machine

Le rendement d’une machine se calcule par le rapport de l’énergie utile (l’énergie que fournit la machine) sur l’énergie reçue (l’énergie fournie à la machine).

$r=\dfrac{E_{\text {utile }}}{E_{\text {reçue }}}$

  • NB : Le rendement est sans unité $(r \leq 1)$ et souvent exprimé en pourcentage.
  • Effet joule : Tout corps parcouru par un courant électrique est le siège d’un dégagement de chaleur appelé effet joule. Il a des avantages et des inconvénients.
  • Enoncé : La quantité de chaleur dégagée par un conducteur parcouru par un courant électrique est proportionnelle :
    • à la résistance du conducteur
    • au carré de l’intensité du courant qui le traverse
    • au temps de passage du courant.

$\color{orangered}{W=R \times I^2 \times t}$

avec $W$ : l’effet joule qui s’exprime en joule (J).