Chapitre 4 : L’énergie électrique : lois, puissance, énergie, sécurité électrique
La raréfaction des énergies fossiles et les investissements nécessaires dans les énergies renouvelables 
font grimper la facture énergétique. Pour contrôler cette facture, il est nécessaire de pouvoir mesurer la 
quantité d’énergie électrique consommée.
I. Loi des nœuds :
Bilan :
La somme des intensités des courants arrivant à un nœud est égale à la somme des intensités des 
courants sortant de ce nœud.
Remarque :
• Dans un circuit en série (aucun nœud), l’intensité du courant est la même en tout point du circuit ;
• Un nœud est une connexion qui relie au moins 3 fils.
II. Loi des mailles :
1) Qu’est-ce qu’une maille :
Une maille est un chemin fermé, passant par différents points d'un circuit électrique.
Méthode :
1. Flécher toutes les tensions
2. Choisir un sens de parcours arbitraire de la maille (chemin fermé)
3. Parcourir la maille dans le sens choisi ;
4. Si la flèche de tension est dans le sens de parcours de la maille, la tension 
est affectée du signe + ; sinon, elle est affectée du signe -.
Ici dans la maille représentée : +U4 et – U1 , - U2 et –U3
2) Loi des mailles :
Bilan :
La somme algébrique des tensions rencontrées dans une maille est nulle.
Dans l’exemple précédent, on a : U4 - U1 - U2 - U3 = 0
III. Loi d’Ohm :
1) Mesurer la résistance d’un conducteur ohmique :
On utilise un ohmmètre. On mesure la résistance d’un conducteur ohmique lorsque celui-ci est isolé (non 
branché dans un circuit).
Il n’y pas de sens pour brancher les bornes  et COM.
Pour cela : on réalise une 1ère mesure avec le calibre le plus grand possible.
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Important : pour ne pas détériorer l’ohmmètre (fusible coupé), il faut toujours commencer par le 
calibre le plus haut, puis le diminuer si nécessaire !!!
Le calibre qui est alors le mieux adapté est celui qui est juste supérieur à la 1ère mesure.
2) Caractéristique d’un conducteur ohmique :
Caractéristique (courbe U = f(I)) d'un conducteur ohmique de résistance R : 
(en rouge : R1
en bleu : R2)
On voit que : R1 > R2.
La « caractéristique » d’un conducteur ohmique est une droite croissante qui passe par l’origine.
Rappel :
L’équation de droite s’appelle la loi d’ohm et s’écrit :
U = R x I
avec : U : tension aux bornes du conducteur ohmique (en V) ;
I : intensité du courant qui traverse le conducteur ohmique (en A) ;
R : résistance du conducteur ohmique (en Ohm : Ω).
IV. Puissance et énergie :
1) Puissance électrique :
Bilan :
P = U x I
avec : P : puissance électrique fournie ou consommée par le dipôle en Watt (W) ;
U : tension aux bornes du dipôle (en V) ;
I : intensité du courant traversant le dipôle (en A).
Remarque : la puissance électrique se mesure avec un wattmètre ou à l'aide d'un voltmètre et d'un 
ampèremètre.
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Convention générateur-récepteur :
Convention récepteur Convention générateur
P >0 : le récepteur reçoit de la puissance P >0 : le générateur fournit de la puissance
2) Energie électrique :
Bilan :
E = P x Δt
avec : E: énergie électrique fournie ou consommée par le dipôle en Joule (J) ;
P : puissance électrique fournie ou consommée par le dipôle en Watt (W) ;
Δt : durée de fonctionnement du dipôle (en s).
Rappel : le Wattheure est aussi une unité d'énergie. 1Wh est l'énergie consommée par un appareil de 
1W qui fonctionne pendant 1 heure. On a : 1 Wh = 3 600 J
Exercice 1 : Bilan de puissance dans un circuit série
Trois récepteurs sont montés en série dans un circuit électrique. L’intensité du courant dans le circuit est 
I = 238 mA.
Les tensions aux bornes des récepteurs sont pour la résistance UAB = 3,15 V, pour la lampe UBC= 2,37 V 
et pour le moteur UCD = 6,63V. Le tout est alimenté par un générateur délivrant 12V.
1. Faire le schéma du montage et représenter les tensions des récepteurs par des flèches.
2. Calculer la puissance électrique reçue par chaque récepteur ainsi que l’énergie (en J, puis en Wh) 
qu’ils ont consommée sachant que ce circuit est resté branché 2 heures et 30 minutes.
Correction :
1. Voir schéma ;
2. Résistance : P=U*I= 3,15 * 238.10-3= 7,50.10-1W ; 
WE= P. Δt = 7,50.10-1
* 2,5 = 1,9.100 Wh; WE= P. 
Δt = 7,50.10-1
* 9000= 6,75.103J;
Lampe : P=U*I= 2,37 * 238.10-3= 5,65.10-1W ; 
WE= P. Δt = 5,65.10-1
* 2,5 = 1,4.100 Wh; WE= P. 
Δt = 5,65.10-1
* 9000= 5,09.103J;
Moteur : P=U*I= 6,63 * 238.10-3= 1,57.100W ; 
WE= P. Δt = 1,57.100
* 2,5 = 3,9.100 Wh; WE= P. 
Δt = 1,57.100
* 9000= 1,41.104J;
3) Effet Joule :
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a) Puissance reçue par un conducteur ohmique :
Combiner l’expression de P (P = U x I) et la loi d’Ohm (U = R * I) permet de retrouver les expressions 
suivantes :
Puissance : P = R x I2
Énergie : E = P x Δt = R x I2 x Δt
Cette énergie est essentiellement de l'énergie thermique. Il s'agit de l'énergie dissipée par effet Joule.
b) Energie dissipée par effet Joule :
Bilan :
L’effet Joule est l’effet thermique associé au passage du courant dans un conducteur.
Il se manifeste sous deux formes : transfert thermique ou rayonnement.
Exemple : Toute l’énergie reçue par les conducteurs ohmiques ou les lampes est dissipée par effet Joule
Applications : radiateur, four, grille-pain, chauffage, bouilloire, éclairage, fusibles.
Effets néfastes de l'effet Joule : 
Tous les composants comme les moteurs qui utilisent de l’électricité chauffent. Cette chaleur dégagée 
par effet Joule est une perte d’énergie.
Cet effet Joule a aussi pour effet de chauffer les circuits électroniques : des ventilateurs sont donc 
nécessaires.
Pour le transport d’énergie, EDF utilise des lignes à hautes tension afin de limiter les pertes durant le 
transport de l’énergie.
Exercice 2 : Dipôle ohmique
Un dipôle ohmique est parcouru par un courant d'intensité I = 2,5 A sous une tension U = 110 V pendant 
Δt = 5 min.
a) Calculer la valeur de la résistance de ce conducteur ohmique.
b) Calculer la puissance puis l'énergie dissipée par ce conducteur ohmique.
c) Sous quelle forme est dissipée cette énergie ? Quel est le nom donné à ce phénomène ?
Correction :
a) U=R*I donc R= U / I = 110 / 2,5= 4,4.101 Ω;
b) P = R* I2=4,4.101
* (2,5)2= 2,8.102W ; WE= R*I2* Δt = 4,4.101
* (2,5)2* 1/12= 2,3.101 Wh ;WE= R*I2* 
Δt= 4,4.101
* (2,5)2* 300=8,4.104J .
c) Cette énergie est dissipée sous forme de chaleur via l’énergie thermique. C’est l’effet Joule.
Exercice 3 : Alimentation stabilisée
Sur la plaque signalétique d'une alimentation stabilisée à 12 V est indiquée la puissance maximale 
transférable à un circuit : Pmax = 60 W. 
Peut-on brancher à ses bornes, un dipôle ohmique de résistance 20 Ω ? de résistance 1 Ω ?
Correction :
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Pour la résistance 1 Ω :
U=R*I donc I=U/R= 12/1= 12 A; P=U*I=12*12= 1,4.102W > Pmax. Il ne faut donc pas brancher cette 
résistance.
Pour la résistance 20 Ω :
U=R*I donc I=U/R= 12/20= 6,0.10-1 A; P=U*I=12* 6,0.10-1 A= 7,2.100W < Pmax. On peut donc brancher 
cette résistance.
Exercice n°4 : Bilan de puissance dans un circuit en dérivation
Deux lampes sont branchées en dérivation aux bornes d'un générateur délivrant une tension de 6,0 V. 
L'une d'elles a une puissance nominale de 2,0 W et l'autre de 1,0 W.
a) Schématiser le montage.
b) Quelle puissance doit délivrer le générateur ?
c) Quelle est la tension aux bornes de chaque lampe ?
d) Déterminer la valeur de l'intensité du courant dans chaque lampe.
Correction :
a) Voir schéma ;
b) D’après le principe de la conservation de la puissance, Pgénérateur= 
Plampe1 + Plampe2= 2,0 + 1,0= 3,0 W ;
c) Dans un circuit en dérivation, d’après la loi d’unicité de la tension, la 
tension aux bornes du générateur est égale à la tension aux 
bornes de chaque branche secondaire. On a donc Ugénérateur= 
Ulampe1= Ulampe2 ;
d) P=U*I donc I= P/U.
Pour la lampe 1: I= 2,0 / 6,0 = 3,3.10-1 A ;
Pour la lampe 2: I= 1,0 / 6,0 = 1,7.10-1 A.
V. Sécurité :
1) Effets du courant électrique traversant le corps humain :
Le corps humain se comporte comme une résistance électrique. Lorsqu'il est soumis à une tension, il sera
traversé par un courant électrique ce qui peut avoir des conséquences graves. Les effets du courant 
électrique alternatif traversant le corps humain sont résumés dans l'illustration ci-contre:
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La résistance du corps humain varie en fonction de l'état de la peau (sèche, humide, mouillée) et de la 
tension de contact.
La résistance du milieu interne est relativement fixe.
2) Paramètres pour l’évaluation des risques :
Les dangers encourus par les personnes traversées par un 
courant électrique dépendent essentiellement de :
Intensité du courant ;
Temps de contact.
Cette intensité dépend de :
➢ La tension de contact ;
➢ La résistance du corps humain, la surface de contact varie 
avec :
– la pression de contact ;
– l’épaisseur de la peau ;
– la présence d’humidité ;
– le poids, la taille, la fatigue...
Remarque N°1 :
Le courant continu est moins 
dangereux que le courant alternatif.
(Le seuil de perception est beaucoup 
plus élevé : 2mA ainsi que celui de 
fibrillation ventriculaire : 120mA) il est 
plus facile de lâcher des parties nues 
sous tension en présence d'un 
courant continu qu’en présence d’un 
courant alternatif.
Remarque N°2 :
La sensibilité du corps humain au 
courant alternatif diminue avec la 
fréquence. Elle devient équivalente 
à la sensibilité en courant continu 
vers 10 kHz.
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3) Effet du courant alternatif sur les personnes :
Des études menées dans le monde entier sur des animaux 
et dont les résultats ont été extrapolés à l'homme, ont permis
pour des courants alternatifs (15 Hz à 100 Hz) de fixer des 
valeurs d'intensité seuils.
Ces résultats d'expérience ont permis à la commission 
électrotechnique internationale (C.E.I.) d'établir les courbes 
précisant, en fonction du temps, les zones correspondant aux 
différents effets physiopathologiques résultant du passage du 
courant et, en particulier, indiquant les seuils de courant dangereux.
Zone 1 : habituellement aucune réaction.
Zone 2 : habituellement aucun effet physiologique dangereux.
Zone 3 : habituellement aucun dommage organique. Probabilité de contractions musculaires et de 
difficulté de respiration, de perturbations réversibles dans la formation et la propagation des impulsions 
du cœur, y compris fibrillation auriculaire et arrêts temporaires du cœur sans fibrillation ventriculaire 
augmentant avec l'intensité du courant et le temps.
Zone 4 : en plus des effets de la zone 3, probabilité de fibrillation ventriculaire augmente pouvant 
entraîner l'arrêt du cœur, arrêt de la respiration et brûlures graves.
4) Les différents cas de contact :
Si le résultat d’une électrisation par contact direct ou indirect est identique, la manière de se protéger 
change. En effet, il est possible d’automatiser la protection contre les contacts indirects par la surveillance 
d’une tension anormale d’une masse. A l’inverse, sur un contact direct, il est normal que les pièces soient 
sous tension et il n’y a pas de détection automatique possible.
❖ Le contact direct :
La personne entre en contact avec un élément sous tension suite à une 
négligence ou au non-respect des consignes de sécurité. Dans ce cas, le 
choc électrique est la conséquence d’une maladresse ou d’une négligence.
❖ Le contact indirect :
La personne entre en contact avec un élément mis accidentellement sous 
tension par le fait d’un défaut interne provoquant une fuite de courant. Le 
choc électrique est la conséquence d’un défaut imprévisible et non d’une 
maladresse de la personne.
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5) Les tensions de contact électrique :
Suivant la norme NFC 15-100 il existe deux tensions limites de sécurité : U = 50V
(milieu sec) U = 25V (chantier, local exigu)
En l’absence d’un défaut d’isolement, les masses électriques doivent être à un 
potentiel nul par rapport à la terre, car elles sont accessibles normalement à toute 
personne.
En présence d’un défaut d’isolement, il est impératif afin d’assurer la protection des 
personnes de couper de manière automatique l’alimentation en énergie !
6) Conduite à tenir en cas d’accident :
Protéger :
Soustraire la victime aux effets du courant par mise hors tension.
Si la mise hors tension n’est pas possible par le sauveteur, prévenir le distributeur. Toute intervention 
imprudente du sauveteur risque de l’accidenter lui-même.
Secourir :
Si la victime est inanimée et ne répond pas, si son thorax et son abdomen sont immobiles, assurer la 
respiration par bouche à bouche et massage cardiaque.
Savoir où se trouve le défibrillateur !!
Alerter :
Suivre une consigne préétablie si elle existe à proximité ou téléphoner (SAMU-15, POMPIER18, 
MEDECIN, 112 SECOURS N°européen).
Savoirs et compétences attendus pour ce chapitre : Où dans le 
cours ? ☺ 
Est-ce que je sais que... ?
✓ Utiliser les conventions d’orientation permettant d’algébriser 
tensions et intensités électriques ;
✓ Citer la loi des mailles et la loi des nœuds ; 
✓ Analyser les transferts d’énergie dans un circuit électrique, à partir 
du signe de la puissance et de la convention choisie.
Je suis capable de :
✓ Utiliser la loi des nœuds et la loi des mailles dans un circuit 
comportant trois mailles ou plus ;
✓ Calculer la puissance moyenne et l’énergie électrique mises en jeu 
sur une durée donnée dans le cas d’un récepteur et d’un générateur 
électrique ;
✓ Analyser le domaine de validité d’un modèle à partir d’un ensemble 
de mesures (dipôles passifs résistifs) ;
✓ Adopter un comportement responsable et respecter les règles de 
sécurité électriques lors des manipulations.
I. et II.
I. et II.
Chapitre entier
T.P. 6
IV.
III.
V.
Chapitre entier
Autres compétences à acquérir au cours de l’année :
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✓ S’approprier (Ap) : Enoncer une problématique ; rechercher et 
organiser l’information en lien avec la problématique étudiée ; 
représenter la situation par un schéma ;
✓ Analyser / Raisonner (Ra) : Formuler des hypothèses ; proposer une 
stratégie de résolution ; planifier des tâches ; évaluer des ordres de 
grandeur ; choisir un modèle ou des lois pertinentes ; choisir, 
élaborer, justifier un protocole ; faire des prévisions à l’aide d’un 
modèle ; procéder à des analogies ;
✓ Réaliser (Ré) : Mettre en œuvre les étapes d’une démarche ; utiliser 
un modèle ; effectuer des procédures courantes (calculs, 
représentations, collectes de données etc.) ; Mettre en œuvre un 
protocole expérimental en respectant les règles de sécurité ;
✓ Valider (V) : Faire preuve d’esprit critique, procéder à des tests de 
vraisemblance ; identifier des sources d’erreur, estimer une 
incertitude, comparer à une valeur de référence ; c