Loi d’Ohm, puissance et énergie électrique
Reliez tension, courant, résistance, puissance et énergie, convertissez les unités et vérifiez vos résultats avec des exemples de circuits continus.
Rédaction et revue techniqueElectroDesignForge Engineering Team
Voir le processus éditorialÀ retenir : dans un circuit résistif en courant continu, la loi d’Ohm relie la tension V, le courant I et la résistance R. La puissance P indique le débit d’énergie, tandis que l’énergie E dépend aussi de la durée.
Référence rapide
| Grandeur | Symbole | Unité SI | Signification |
|---|---|---|---|
| Tension | V | volt (V) | Différence de potentiel entre deux points |
| Courant | I | ampère (A) | Débit de charge électrique |
| Résistance | R | ohm (Ω) | Opposition au passage du courant |
| Puissance | P | watt (W) | Énergie convertie ou transférée par seconde |
| Énergie | E | joule (J) | Quantité totale d’énergie transférée ou consommée |
Les formules ci-dessous supposent une charge résistive et des valeurs efficaces si le circuit est alternatif. Pour une charge réactive, une alimentation à découpage ou un signal non sinusoïdal, il faut tenir compte du facteur de puissance et de la forme d’onde.
Loi d’Ohm : relations entre V, I et R
V = I × R
I = V / R
R = V / I
| Si vous connaissez… | Vous calculez… | Formule |
|---|---|---|
| le courant et la résistance | la tension | V = I × R |
| la tension et la résistance | le courant | I = V / R |
| la tension et le courant | la résistance | R = V / I |
Une tension plus élevée produit davantage de courant dans une même résistance. À tension égale, augmenter la résistance limite le courant.
Puissance électrique : relations entre P, V, I et R
La puissance est le rythme auquel une charge reçoit ou dissipe de l’énergie.
P = V × I
P = I² × R
P = V² / R
| Valeurs connues | Puissance |
|---|---|
| tension et courant | P = V × I |
| courant et résistance | P = I² × R |
| tension et résistance | P = V² / R |
Pour choisir une résistance, comparez sa puissance nominale à la dissipation calculée. Une marge pratique courante est d’au moins ×2, puis vérifiez le déclassement en température dans la fiche technique.
Énergie électrique : relation entre P, E et le temps
La puissance n’indique pas combien d’énergie a été consommée : elle doit être multipliée par une durée.
E = P × t
P = E / t
t = E / P
En unités SI, 1 W = 1 J/s. On peut donc écrire E (J) = P (W) × t (s).
Pour les batteries et la consommation électrique, l’unité pratique est le watt-heure :
E (Wh) = P (W) × t (h)
1 Wh = 3 600 J
1 kWh = 1 000 Wh = 3,6 MJ
Conversions utiles
| Préfixe | Symbole | Facteur | Exemple |
|---|---|---|---|
| micro | µ | 10⁻⁶ | 250 µA = 0,000250 A |
| milli | m | 10⁻³ | 470 mW = 0,470 W |
| kilo | k | 10³ | 4,7 kΩ = 4 700 Ω |
| méga | M | 10⁶ | 2 MΩ = 2 000 000 Ω |
| Conversion | Résultat |
|---|---|
| 12 V × 2 A | 24 W |
| 24 W pendant 30 min | 12 Wh |
| 12 Wh | 43 200 J |
| 2,5 A pendant 4 h | 10 Ah |
Les ampères-heures (Ah) représentent une quantité de charge. Pour comparer l’énergie de batteries de tensions différentes, utilisez les watt-heures : Wh ≈ V nominal × Ah.
Exemples de calcul
1. Résistance alimentée en 12 V
Une résistance de 120 Ω est alimentée par 12 V.
I = V / R = 12 / 120 = 0,1 A = 100 mA
P = V × I = 12 × 0,1 = 1,2 W
La résistance dissipera 1,2 W. Une résistance 1 W est insuffisante ; choisissez au minimum une valeur nominale supérieure, par exemple 3 W si les conditions thermiques sont ordinaires, après vérification de son déclassement.
2. LED et résistance série
Une LED présente une tension directe de 2 V et doit être traversée par 20 mA depuis une alimentation de 5 V.
V_R = 5 − 2 = 3 V
R = V_R / I = 3 / 0,02 = 150 Ω
P_R = V_R × I = 3 × 0,02 = 0,06 W = 60 mW
Une résistance de 150 Ω et de 0,125 W convient ici sur le plan de la puissance ; une 0,25 W offre une marge plus confortable. Vérifiez toujours les tolérances de l’alimentation et de la tension directe de la LED.
3. Énergie consommée par un appareil
Un équipement consomme 18 W pendant 8 h.
E = P × t = 18 × 8 = 144 Wh = 0,144 kWh
Cette valeur est l’énergie facturable ou à fournir par une batterie, avant de prendre en compte les pertes du convertisseur et une marge d’autonomie.
Méthode de vérification
- Travaillez dans les unités de base : V, A, Ω, W et s ou h.
- Choisissez deux grandeurs indépendantes pour la loi d’Ohm ; la troisième en découle.
- Calculez la puissance dans chaque composant susceptible de chauffer.
- Multipliez la puissance par le temps pour obtenir l’énergie.
- Vérifiez le résultat par ordre de grandeur et appliquez les limites de tension, de courant et de température du composant.
Limites et sécurité
- La loi d’Ohm ne décrit pas seule les diodes, transistors, lampes à filament ou convertisseurs : leur résistance peut varier avec la tension, le courant ou la température.
- La formule
P = V × Ireste valable en courant continu. En alternatif, la puissance active dépend aussi du facteur de puissance :P = V_RMS × I_RMS × cos φpour une sinusoïde. - Ne déduisez jamais qu’un circuit est sans danger d’une faible puissance calculée : une tension secteur ou une batterie capable de fournir un fort courant exige des protections et des procédures adaptées.
Outil associé
Ouvrir le Calculateur de loi d’Ohm pour résoudre V, I, R et P à partir de deux valeurs, avec une recommandation de puissance de résistance et de calibre de fusible.
Sources
- IEC 80000-6 — Grandeurs et unités : électromagnétisme.
- BIPM — The International System of Units (SI Brochure).
- IEC 60364-1 — Installations électriques basse tension : principes fondamentaux et sécurité.