la loi de joule

LA LOI DE JOULE
TESTE TES
CONNAISSANCES SUR
E
L
U
O
J
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LA LOI D
‘
MAIS QUI EST CE FAMEUX JOULE ?
James Prescott Joule est un physicien anglais.
C’est lui qui découvrit vers 1860
la relation entre le courant électrique
traversant une résistance et la chaleur
dissipée par celle-ci.
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LA LOI DE JOULE
PETIT RAPPEL !!
L’EFFET JOULE ?
L’ENERGIE ELECTRIQUE ?
L'effet Joule est un effet thermique de la résistance
électrique qui se produit lors du passage d'un courant électrique dans un conducteur.
L'effet Joule est dû à la transformation de l'électricité (ou plus précisément de l'énergie électrique) en
chaleur (ou plus précisément en énergie calorifique).
Cet effet se produit dans tous les conducteurs mais
souvent le dégagement de chaleur ne peut être visualisé que lorsque l'intensité du courant est trop grande.
C'est cet effet qui explique que parfois certains composants électriques ou électroniques "brûlent".
Pas moyen de parler de « L’EFFET JOULE » sans parler
de « L’ENERGIE ELECTRIQUE»
L'énergie électrique est l'énergie fournie par
l’intermédiaire d’un courant électrique à un système
de chauffage, un système électrotechnique, électronique ou un moteur et est directement transformée
en une autre énergie pour effectuer un travail : déplacer une charge, fournir de la lumière, chauffer, etc.
Celle qui nous intéresse ici est la transformation de
l’énergie électrique en énergie calorifique.
IL EST TEMPS DE SE SOUVENIR DES FORMULES
L'effet Joule se manifeste dans tout conducteur électrique avec
plus ou moins d'importance. On voit que le dégagement de
chaleur est proportionnel :
aaà la résistance,
aaau carré de l’intensité du courant,
aaau temps pendant lequel circule le courant.
W=RxI xt
2
W = énergie perdue en chaleur
en Joule* pendant un laps de
temps
R = résistance en Ohm [Ω]
I = intensité du courant en
Ampère [A]
t = temps de passage du courant
en seconde [s]
*Le Joule est l’unité de mesure
de l’énergie du système
international.
PUISSANCE DISSIPEE EN CHALEUR
Cette puissance P s'appelle aussi puissance calorifique.
Toutefois, nous pouvons calculer la puissance dissipée en chaleur en instantanée en utilisant la formule
ci-dessous. En nous inspirant de la loi d’Ohm. U=RxI
P=UxI=RxIxI=RxI 2
2
U
U
P=UxI=Ux =
R R
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L'emploi de ces formules n'est pas toujours simple, particulièrement lorsque la
résistance dépend de la température du
conducteur. La puissance dissipée par
effet Joule modifie la température, qui
modifie la résistance, qui modifie la puissance dissipée par l’effet Joule.
LA LOI DE JOULE
QUELQUES INCONVENIENTS DE L'EFFET JOULE
Dans certains cas, l'effet Joule est
responsable de pertes d'énergie,
c'est-à-dire de la conversion indésirable, mais inévitable, d'une partie
de l'énergie électrique en énergie
thermique. Découvrons quelques
effets nuisibles de l’effet Joule :
aaC'est le cas des pertes d’énergie
lors du transport du courant
électrique. On cherchera à les
limiter. Comment ? En augmentant la tension, ce qui aura pour
conséquence une diminution
de l'intensité du courant pour
une même puissance (P). Cela
permettra donc de diminuer les
pertes par effet Joule.
aaL'isolant d'un conducteur se
détériore suite à l’échauffement
du cuivre.
aaLes bobines des moteurs peuvent
brûler.
aaLes pertes en chaleur dans les
moteurs engendrent un moins
bon rendement.
MAIS ÇA SERT A QUOI L'EFFET JOULE ?
Dans d’autres cas, l’effet Joule est recherché
pour produire de la chaleur ou de la lumière par
exemple. Découvrons différentes applications.
PROTECTION DES CIRCUITS
Les fusibles sont des dispositifs
utilisant l'effet Joule pour faire
fondre un conducteur calibré, afin
d'isoler un circuit électrique en cas
de surintensité. Les disjoncteurs
thermiques utilisent le même effet,
mais sans destruction, ils sont
réarmables.
ÉCLAIRAGE
LE CHAUFFAGE
L'utilisation la plus commune
de l'effet Joule est le chauffage
électrique : radiateur, four,
plaque de cuisson, sèchecheveux, grille-pain.
Ces appareils peuvent convertir
l'intégralité de l'énergie
électrique en chaleur par
convection et par rayonnement.
Les ampoules à
incandescence recourent
également à l'effet Joule : le
filament de tungstène, placé
dans une enceinte contenant
un gaz noble, est porté à une
température élevée (plus de
2200°C). A cette température,
le filament de tungstène
devient incandescent et émet
de la lumière.
Soulignons que celles-ci
tentent à disparaitre pour
laisser la place aux ampoules
économiques.
FOURS ELECTRIQUES
INDUSTRIELS.
Fours à résistances, à arc,
à induction.
LE SOUDAGE ELECTRIQUE
Fers à souder, soudage à l'arc,
soudage par résistance (soudeuse
par points).
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