Potential difference and power · Différence de potentiel et puissance
| English | Français |
|---|---|
| potential difference/pəˈtenʃl ˈdɪfrəns/ | différence de potentiel |
| volt/vəʊlt/ | volt |
| electromotive force/ɪˌlektrəʊˈməʊtɪv fɔːs/ | force électromotrice |
| electrical power/ɪˈlektrɪkl ˈpaʊə/ | puissance électrique |
| Ohm's law/əʊmz lɔː/ | Loi d'Ohm |
What "voltage" really means
- A 240 V supply is dangerous; a 1.5 V cell is harmless.
- The difference is the energy each coulomb of charge carries.
- That energy-per-charge is the potential difference 电势差.
Ce que « tension » signifie réellement
- Une alimentation de 240 V est dangereuse ; une pile de 1.5 V est inoffensive.
- La différence est l'énergie que chaque coulomb de charge transporte.
- Cette énergie par unité de charge est la différence de potentiel 电势差.
Potential difference
- p.d. is the energy transferred per unit charge: $V = \dfrac{W}{Q}$.
- Unit: the volt 伏特, $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$.
- The exam definition needs both halves: "the energy transferred from electrical to other forms per unit charge passing through the component".
Différence de potentiel
- p.d. est l'énergie transférée par unité de charge : $V = \dfrac{W}{Q}$.
- Unité : le volt 伏特, $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$.
- La définition d'examen nécessite les deux parties : « l'énergie transférée de l'électricité vers d'autres formes par unité de charge passant à travers le composant ».
Potential difference is the energy transferred per unit: · La différence de potentiel est l'énergie transférée par unité de :
$V = \dfrac{W}{Q}$ — energy per unit charge, in joules per coulomb (volts). · $V = \dfrac{W}{Q}$ — énergie par unité de charge, en joules par coulomb (volts).
One volt equals one joule per ____. · Un volt équivaut à un joule par ____.
$1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$ — one joule of energy moved per coulomb of charge. · $1\ \text{V} = 1\ \dfrac{\text{J}}{\text{C}}$ — un joule d'énergie déplacé par coulomb de charge.
e.m.f. vs p.d.
- e.m.f. (electromotive force 电动势) = energy a source gives to each coulomb (from chemical or other forms into electrical).
- p.d. = energy a coulomb gives up to a component (from electrical into other forms). Same unit, opposite roles.
Voltage is energy per charge. A 240 V supply gives each coulomb 160 times more energy than a 1.5 V cell — that's why it's dangerous.
f.e.m. vs p.d.
- f.e.m. (force électromotrice 电动势) = énergie qu'une source donne à chaque coulomb (de forme chimique ou autre vers électrique).
- p.d. = énergie qu'un coulomb donne à un composant (de l'électrique vers d'autres formes). Même unité, rôles opposés.
La tension est l'énergie par unité de charge. Une alimentation de 240 V fournit à chaque coulomb 160 fois plus d'énergie qu'une pile de 1.5 V — c'est pourquoi elle est dangereuse.
Both e.m.f. and potential difference are measured in volts. · À la fois la f.é.m. et la différence de potentiel sont mesurées en volts.
Yes — both are energy per unit charge (J/C). The difference is whether energy is given to, or taken from, the charge. · Oui — les deux sont de l'énergie par unité de charge (J/C). La différence réside dans le fait que l'énergie est donnée à ou retirée de la charge.
Worked example: charge, energy, power
A battery drives $0.50\ \text{A}$ through a lamp for $4.0$ minutes. The p.d. across the lamp is $6.0\ \text{V}$.
- Charge: $Q = It = 0.50 \times 240 = 120\ \text{C}$ (minutes → seconds).
- Energy transferred in the lamp: $W = VQ = 6.0 \times 120 = 720\ \text{J}$.
- Power: $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{720}{240} = 3.0\ \text{W}$ — the same as $VI = 6.0 \times 0.50$.
- Check: each coulomb delivers $6\ \text{J}$, and $120$ coulombs pass, so $720\ \text{J}$; the two routes to the power must agree.
Exemple résolu : charge, énergie, puissance
Une batterie fait passer $0.50\ \text{A}$ à travers une lampe pendant $4.0$ minutes. La p.d. aux bornes de la lampe est $6.0\ \text{V}$.
- Charge : $Q = It = 0.50 \times 240 = 120\ \text{C}$ (minutes → secondes).
- Énergie transférée dans la lampe : $W = VQ = 6.0 \times 120 = 720\ \text{J}$.
- Puissance : $P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{720}{240} = 3.0\ \text{W}$ — la même que $VI = 6.0 \times 0.50$.
- Vérification : chaque coulomb délivre $6\ \text{J}$, et $120$ coulombs passent, donc $720\ \text{J}$ ; les deux méthodes de calcul de la puissance doivent concordier.
A p.d. of $9.0\ \text{V}$ drives $40\ \text{C}$ of charge through a resistor. How much energy is transferred in the resistor, in J? · Une p.d. de $9.0\ \text{V}$ fait passer $40\ \text{C}$ de charge à travers une résistance. Quelle énergie est transférée dans la résistance, en J ?
$W = VQ = 9.0 \times 40 = 360\ \text{J}$ — nine joules for every coulomb. · $W = VQ = 9.0 \times 40 = 360\ \text{J}$ — neuf joules par coulomb.
Electrical power 电功率
- Combining $V = \dfrac{W}{Q}$ and $I = \dfrac{Q}{t}$ gives $P = VI$.
- Energy transferred in a time is $E = Pt$.
Puissance électrique 电功率
- Combiner $V = \dfrac{W}{Q}$ et $I = \dfrac{Q}{t}$ donne $P = VI$.
- Énergie transférée dans un temps donné est $E = Pt$.
Electrical power · Puissance électrique
P = VI
At a fixed voltage, power is proportional to the current it drives. · À tension fixe, la puissance est proportionnelle au courant qu'elle génère.
A device runs at $12\ \text{V}$ and draws $2.0\ \text{A}$. What is its power? · Un appareil fonctionne à $12\ \text{V}$ et absorbe $2.0\ \text{A}$. Quelle est sa puissance ?
$P = VI = 12 \times 2.0 = 24\ \text{W}$.
Three forms of power
- With Ohm's law 欧姆定律 ($V = IR$): $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$.
- Choose the form that uses the quantities you already know.
Trois formes de puissance
- Avec la loi d'Ohm 欧姆定律 ($V = IR$) : $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$.
- Choisissez la forme qui utilise les quantités dont vous disposez déjà.
Which form of electrical power uses only the voltage and the resistance? · Quelle forme de puissance électrique utilise uniquement la tension et la résistance ?
$P = \dfrac{V^{2}}{R}$ needs only $V$ and · et $R$ — handy when you do not know the current. · $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ nécessite uniquement $V$ et $R$ — pratique lorsque vous ne connaissez pas le courant.
A $100\ \text{W}$ lamp is on for $60\ \text{s}$. How much energy does it transfer? · Une lampe de $100\ \text{W}$ est allumée pendant $60\ \text{s}$. Quelle énergie transfère-t-elle ?
$E = Pt = 100 \times 60 = 6000\ \text{J}$.
Worked example: which form to use
A $12\ \text{V}$ heater draws $5.0\ \text{A}$. Find its power and resistance, the power if it were run from $6.0\ \text{V}$ instead, and the energy it transfers in $10$ minutes at full power.
- Power: $P = VI = 12 \times 5.0 = 60\ \text{W}$.
- Resistance: $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{5.0} = 2.4\ \Omega$.
- On $6.0\ \text{V}$: with $R$ unchanged, $P = \dfrac{V^{2}}{R} = \dfrac{6.0^{2}}{2.4} = 15\ \text{W}$ — halving the voltage quarters the power.
- Energy: $E = Pt = 60 \times 600 = 3.6 \times 10^{4}\ \text{J} = 36\ \text{kJ}$.
- Check: $I^{2}R$ gives the same $60\ \text{W}$: $5.0^{2} \times 2.4 = 60$. All three forms agree because $R$ is fixed.
Exemple résolu : quelle forme utiliser
Un radiateur de $12\ \text{V}$ absorbe un courant de $5.0\ \text{A}$. Trouver sa puissance et sa résistance, la puissance s'il était alimenté par $6.0\ \text{V}$ au lieu de cela, et l'énergie qu'il transfère en $10$ minutes à pleine puissance.
- Puissance : $P = VI = 12 \times 5.0 = 60\ \text{W}$.
- Résistance : $R = \dfrac{V}{I} = \dfrac{12}{5.0} = 2.4\ \Omega$.
- Sur $6.0\ \text{V}$ : avec $R$ inchangé, $P = \dfrac{V^{2}}{R} = \dfrac{6.0^{2}}{2.4} = 15\ \text{W}$ — diviser la tension par deux réduit la puissance d'un facteur quatre.
- Énergie : $E = Pt = 60 \times 600 = 3.6 \times 10^{4}\ \text{J} = 36\ \text{kJ}$.
- Vérification : $I^{2}R$ donne le même $60\ \text{W}$ : $5.0^{2} \times 2.4 = 60$. Les trois formes concordent car $R$ est fixe.
A fixed resistor is moved from a $12\ \text{V}$ supply to a $6.0\ \text{V}$ supply. Which statements are true? Select all that apply. · Une résistance fixe est déplacée d'une source $12\ \text{V}$ à une source $6.0\ \text{V}$. Quelles affirmations sont vraies ? Sélectionnez toutes les réponses applicables.
With $R$ fixed, $I = \dfrac{V}{R}$ halves and $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ falls to a quarter. The resistance itself does not change. · Avec $R$ constant, $I = \dfrac{V}{R}$ diminue de moitié et $P = \dfrac{V^{2}}{R}$ chute au quart. La résistance elle-même ne change pas.
$I^{2}R$ and $\dfrac{V^{2}}{R}$ only agree when $R$ is constant. For a filament lamp $R$ rises as it heats, so doubling the voltage gives less than four times the power. Convert minutes to seconds before $E = Pt$. And a volt is a joule per coulomb — not a joule per second, which is a watt.
$I^{2}R$ et $\dfrac{V^{2}}{R}$ ne concordent que si $R$ est constant. Pour une ampoule à filament $R$ augmente quand il chauffe, donc doubler la tension donne moins que quatre fois la puissance. Convertissez les minutes en secondes avant $E = Pt$. Et un volt est un joule par coulomb — pas un joule par seconde, qui est un watt.
One volt is one joule per second. · Un volt est un joule par seconde.
One volt is one joule per coulomb — energy per charge. One joule per second is one watt, a power. · Un volt est un joule par coulomb — énergie par charge. Un joule par seconde est un watt, une puissance.
You've got it
- p.d. is energy transferred per unit charge: $V = \dfrac{W}{Q}$ (volt = joule per coulomb)
- e.m.f. is energy given to charge by the source; p.d. is energy given up by charge
- power $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$ (the last two need constant $R$); energy $E = Pt$
Vous avez compris
- p.d. est l'énergie transférée par unité de charge : $V = \dfrac{W}{Q}$ (volt = joule par coulomb)
- f.e.m. est l'énergie donnée à la charge par la source ; p.d. est l'énergie donnée par la charge
- puissance $P = VI = I^{2}R = \dfrac{V^{2}}{R}$ (les deux dernières nécessitent une $R$ constante) ; énergie $E = Pt$