Mesurer une énergie électrique

Pour évaluer une énergie électrique, on peut passer par la puissance électrique.

La puissance consommée par un appareil en courant continu est égale au produit de la tension U à ses bornes par l'intensité I du courant qui le traverse :

avec :

• P la puissance électrique consommée par un récepteur, en watts (W) ;
• U la tension aux bornes du récepteur, en volts (V) ;
• I l’intensité du courant électrique qui traverse le récepteur, en ampères (A).

Pour évaluer l’énergie électrique consommée par un appareil fonctionnant en courant continue (lampe, radiateur, etc.), il faut procéder en deux étapes.

1. Calcul de la puissance
   Pour déterminer la puissance électrique P consommée par l’appareil, on mesure :
   • l’intensité I qui parcourt un appareil à l’aide d’un ampèremètre ;
   • la tension U aux bornes de l’appareil avec un voltmètre.

   On utilise alors la relation P = U × I.

2. Calcul de l’énergie électrique
   Pour déterminer l’énergie électrique E consommée par l’appareil, on multiplie la puissance P précédemment calculée par la durée d’utilisation t : on utilise la relation E = P × t.

Exemple : l’énergie électrique d’une lampe.
On fait fonctionner un moteur et une lampe sous une tension continue pendant 6 minutes.
La tension aux bornes de la lampe et l’intensité dans le circuit sont mesurées pendant cette durée.

On relève alors :

• la tension U = 6 V ;
• l’intensité I = 25 mA = 0,025 A.

1. Calcul de la puissance
   La puissance électrique P absorbée par la lampe est :
   P = U × I
   P = 6 × 0,025
   P = 0,15 W
2. Calcul de l’énergie électrique
   L’énergie électrique E consommée par la lampe en 6 minutes (6 × 60 = 360 s) est :
   E = P × t
   E = 0,15 × 360
   E = 54 J.

Une lampe consomme 54 joules.

On peut également mesurer directement l’énergie électrique d’un appareil électrique.

Il existe deux appareils qui permettent de mesurer directement une énergie électrique :

• Le compteur EDF qui indique en kilowattheures (kWh) l’énergie électrique consommée par l'ensemble des appareils électriques du lieu.
  
  Exemple 
  Voici deux photographies d’un compteur EDF séparées d’une durée de douze jours.
  

  Relevé jour j	Relevé jour j +12

  Sur cette durée, la consommation a été de 
  2251 – 2125 = 126 kWh.
• Le joulemètre qui indique en joules (J) l’énergie électrique consommée par un appareil électrique. Cet appareil regroupe un ampèremètre (branché en série) et un voltmètre (branché en dérivation).
  
  Exemple 
  On mesure l’énergie consommée par une lampe à incandescence à l’aide du joulemètre.
  

  Exemple de branchement d'un joulemètre

  Remarque 
  Le joulemètre a la particularité de mesurer la puissance et l’énergie consommée par un dipôle électrique pendant une durée que l’on peut imposer.

  On obtient alors plusieurs mesures de puissance et d’énergie électrique, que l’on place dans un tableau. On compare ensuite les valeurs de colonne « Énergie » avec les valeurs calculées dans la colonne « P × t » :
  

  Durée(s)	Puissance mesurée (W)	Énergie mesurée (J)	Énergie calculée P × t (W·s)
  10	40	390	400
  30	42	1 250	1 260

  Les valeurs de l’énergie mesurées et calculées sont sensiblement égales, ce qui permet de confirmer la relation E = P × t.