la loi de joule
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la loi de joule
LA LOI DE JOULE TESTE TES CONNAISSANCES SUR E L U O J E 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. 20 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 21 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). 22