Electric Power and Energy
Un établi 3D d'appareils qui se comportent vraiment : une lampe dont le filament rougeoie, un radiateur dont les barreaux virent au rouge, un moteur qui tourne. Lisez la plaque signalétique, tirez-en R = V²/P, et regardez les trois formules de puissance concorder — jusqu'à ce que vous choisissiez le moteur, où V n'est pas IR et où V²/R s'effondre.
Comment utiliser cette simulation
- Choisissez la lampe de 60 W, celle de 150 W ou le radiateur de 2000 W et lisez la plaque signalétique
- Faites glisser la commande d'alimentation pour faire fonctionner chaque appareil au-dessus ou au-dessous de sa tension nominale
- Appuyez sur Start the clock pour accumuler de l'énergie et voir les joules s'additionner
- Sélectionnez le moteur de 40 W et comparez entre elles les trois formules de puissance
Ce qu’il faut observer
- Pour la lampe et le radiateur, P = VI, P = I²R et P = V²/R donnent toutes le même nombre
- Faire fonctionner un appareil sous sa tension nominale fait chuter la puissance plus vite que la tension
- Le radiateur de 2000 W tire bien plus de courant que l'une ou l'autre lampe sous la même alimentation
- Pour le moteur seule P = VI survit : les deux autres divergent parce que V ≠ IR
- L'énergie est la puissance multipliée par le temps : un petit appareil laissé longtemps peut dépasser un gros allumé brièvement
La physique derrière
La puissance électrique vaut P = VI dans tous les cas, car elle découle directement de l'énergie par unité de charge multipliée par la charge par unité de temps. Les variantes familières P = I²R et P = V²/R s'obtiennent en substituant la loi d'Ohm : elles ne valent donc que là où V = IR vaut, c'est-à-dire pour un dispositif purement résistif comme une lampe ou un radiateur. Un moteur convertit l'essentiel de son entrée en travail mécanique et engendre une force contre-électromotrice : sa tension aux bornes n'est pas IR et les formes substituées donnent un résultat faux. L'énergie suit avec E = Pt.