Watt - Définition

Introduction

Le watt (symbole W) est une unité dérivée du système international pour la puissance. Un watt est la puissance d'un système énergétique dans lequel une énergie de 1 joule est transférée uniformément pendant 1 seconde. C'est également l'unité de flux énergétique et de flux thermique. Le terme provient du nom de l'ingénieur James Watt qui a contribué au développement de la machine à vapeur.

Un watt est égal à un joule par seconde, ou un newton mètre par seconde ou encore un kilogramme mètre carré par seconde au cube :

En électricité

En électricité, le watt est l'unité de puissance d'un système débitant une intensité de 1 ampère sous une tension de 1 volt. C'est le produit de la tension par l'intensité :

P(t) : puissance en fonction de t (watt).

U(t) : tension électrique en fonction de t (volt).

I(t) : courant électrique en fonction de t (ampère).

Il peut s'agir d'une puissance moyenne, efficace ou instantanée, selon la nature des courants et des tensions (continu ou alternatif) et de leur variation en fonction du temps.

En intégrant cette puissance sur un temps de 1 heure, on obtient une quantité d'énergie dont l'unité pratique courante est le kilowatt-heure équivalent à 3 600 000 joules.

Le mégawatt (MW) soit un million de watts : est une unité fréquemment utilisée en production électrique, une tranche de centrale nucléaire française (qui en comprend en général quatre) délivre généralement une puissance de 1 300 MW électriques.

Le gigawatt (GW) correspond, lui, à un milliard (10⁹) de watts.

Le térawatt (TW) soit mille milliards (10¹²) de watts, est utilisé pour des évaluations globales de puissances.

En régime alternatif, le watt est l'unité de puissance active d'un système.

Diagramme complexe de la puissance en régime alternatif :
Puissance réelle (P, en watt, W)
Puissance réactive (Q, en voltampère réactif, VAr)
Puissance complexe (S, en voltampère, VA)
Puissance apparente (abs(S), en voltampère, VA)

Ordres de grandeur

À l'image de l'accélération qui ne doit pas être confondue avec la notion de vitesse, la notion de puissance (mesurée en watts) ne doit pas être confondue avec la notion d’énergie (mesurée en joules). La puissance étant le quotient de l'énergie par le temps.

Ainsi, si un travail de 600 J doit être produit (correspondant par exemple à l'énergie à fournir pour élever la température d'un verre d'eau de 100 cm³ de 18,5 °C à 20 °C), il s'effectuera par exemple :

• en 10 minutes (soit 600 secondes) avec une machine d'une puissance de 1 W (un appareil en mode « veille ») ;
• en 1 minute (soit 60 secondes) avec une machine d'une puissance de 10 W (la puissance d'une petite ampoule électrique) ;
• en 1 seconde avec une machine d'une puissance de 600 W (la puissance d'une perceuse électrique).

Le watt peut être considéré comme une petite unité :

• une centrale nucléaire produit plusieurs milliards de watts, la centrale nucléaire de Gravelines fournie une puissance nominale de 5,4 GW ;
• une motrice de train a une puissance moyenne de 4 MW ;
• un moteur d'automobile de 100 ch délivre une puissance de 73 600 W, c'est-à-dire 73,6 kW  ;
• une machine à laver le linge nécessite une puissance de l'ordre de 1 000 à 2 000 W ;
• un coureur cycliste professionnel de très haut niveau peut délivrer à plein effort, par exemple lors d'une course contre la montre ou lors d'une épreuve de montagne, une puissance instantanée (sur une durée de l'ordre de 30 à 45 minutes) d'environ 430 W ;
• une ampoule électrique courante à incandescence requiert une puissance de 60 W (5 fois moins pour une lampe fluorescente à ballast électronique dite « basse consommation ») ;
• ordres de grandeur pour différents types d'ordinateurs individuels :
  • un ordinateur low cost de type netbook ou nettop nécessite environ 15 W,
  • un ordinateur de bureau fixe avec son écran à cristaux liquides nécessite une puissance de 90 à 200 W environ,
  • un ordinateur de joueur nécessite une puissance de 250 à 800 W pour des configurations respectives de 1 à 4 GPU.