I. La puissance électrique consommée à chaque instant
Il est possible de visualiser, à l’aide d’un système ExAO, la tension et le courant dans un circuit électrique, puis de calculer ou de faire calculer la puissance consommée.
Réaliser le montage électrique ci-contre, avec les réglages suivants :
- pour le générateur de basses fréquences : f = 50 Hz et valeur efficace = 6 V ;
- pour la centrale d’acquisition : durée d’acquisition 100 ms.
On observe que les deux courbes u(t) (représentant la tension) et i(t) (représentant le courant traversant le dipôle) ont la même période, donc la même fréquence.
À l’aide des fonctionnalités du logiciel, afficher la courbe représentative de la puissance instantanée p(t), définie par p(t) = u(t) × i(t).
Le déphasage
Sur un circuit électrique, en fonction du type de dipôle utilisé, les courbes u(t) et i(t) peuvent être plus ou moins décalées l’une par rapport à l’autre : on parle alors de déphasage.
Remarque
Pour les tensions continues ou les dipôles résistifs, il n’y a pas de déphasage entre la tension et le courant.
À l’aide des fonctionnalités du logiciel (pointeur, curseur ou autre), on mesure le retard du courant i(t) (en rouge) par rapport à u(t) (en bleu). On en déduit le déphasage ϕ :
Les formules pour calculer le déphasage sont donc :
ϕ = 2π × tT en radian ou ϕ = tT × 360 en degré.
Remarque
On peut mesurer directement un déphasage au phasemètre.
II. Puissance active et facteur de puissance
1) La puissance active
La puissance active, qui est la puissance moyenne consommée, est mesurée avec un wattmètre. On la calcule avec les formules suivantes :
Pmoy = Pmax+Pmin2, si on connait les valeurs des puissances maximum et minimum ;
2) Le facteur de puissance
Le facteur de puissance, noté k, est une caractéristique d’un récepteur électrique qui rend compte de son efficacité pour consommer de la puissance lorsqu’il est traversé par un courant. Sa valeur dépend du type de dipôle.
Il correspond au cosinus du déphasage ϕ :
k = cos ϕ, avec 0 < k < 1.
