effet joule

L'EFFET JOULE

En quoi l'intensité d'un courant électrique produit des pertes d'énergie ?

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SOMMAIRE

Définitions

Expérience

Présentation de l'effet Joule

Sitographie

Définitions

Définitions

• Electricité :

• C'est un mouvement d'ensemble de porteurs de charges électriques, des électrons, au sein d'un matériau conducteur.

• Elle est caractérisée par l'intensité, la tension et régis par la loi d'Ohm

Définitions

• Résistance électrique : notée R

• Traduit la propriété d'un composant à s'opposer au passage d'un courant électrique

• L'une des causes de perte en ligne d'électricité

• R = U/I

• Intensité : notée I

• Correspond au nombre et à la vitesse des électrons dans un conducteur par seconde.

• L’intensité I du courant est un débit de charge électrique.

• Donc on calcule le débit de charge avec le nombre de charge en Q par le temps en s.

• I = Q/∆t

Définitions

• Tension : notée U

• Est une grandeur qui représente la circulation du champ électrique le long d'un circuit.

• Exprimée en Volts (V), elle sert à désigner l'intensité électrique d'un appareil ou d'un dispositif.

• On calcule la tension en multipliant la résistance du circuit par son intensit

• U=RxI

Expérience

1. Protocole
2. Expérimentation
3. Données

1.Protocole : Procédure

Nous savons qu'une résistance freine le courant éléctrique d'un circuit et engendre des pertes d'énergie sous forme thermique. On sait également que la résistance s'exprime en fonction de l'intensité. Donc pour vérifier que l'intensité créé des pertes d'énergies, on va faire varier l'intensité d'un courant composé du matériel suivant et mesurer la température de la résistance et de ces alentours.

2. Protocole : matériel

Générateur

Rhéostat

Thermomètre

Fils conducteurs

Résistance de 12 Ω

Enceinte

2 Multimètres

3. Protocole : montage

• Brancher le générateur

• Y relier en série la résistance, le rhéostat et l'ampèremètre

• Brancher le voltmètre en dérivation aux bornes de la résistance

• Mettre le thermomètre sur la résistance

• Recouvrir par une enceinte la résistance

• Faire varier l'intensité à l'aide du rhéostat

• Mesurer la température avec le thermomètre

• Puis rentrer les données dans un tableur

• ! Attention : ne pas toucher la résistance durant la manipulation !

• Faire le montage :

Relevés de température

Température de la résistance

Température ambiante

Données

• La tension ne varie pas car le courant est continue

• Augmentation de l'intensité grace rhéostat

• On observe que la temperature augmente

Données : Graphique de la température ambiante en fonction de l'intensité dans le circuit

On remarque que le température ambiante dans l'enceinte augmente progressivement en fonction de l'augmentation de l'intensité.

Données : Graphique de la température de la résistance en fonction de l'intensité dans le circuit

On remarque que la température de la resitance augmente très rapidement en fonction de l'intensité.

On remarque que la température augmente en fonction de l'intensité au cours du temps Or on sait également que que U = R*I Donc si I varie alors U varie également. La tension d'entrée est constante cependant la tension baisse en fontion de l'intensité. On peut conclure que l'énergie thermique est de l'énergie perdue car elle engendre une chute de la tension. On appel ce phénomene l'effet Joule.

Formule

On cherche à calculer l'énergie perdue par cette effet. L'énergie perdue par l'effet Joule est notée : Ej (J) On calcule l'énergie perdue en multipliant la puissance (W) du circuit électrique par unité de temps en (s). Ej = P * Δt on peut développer en Ej = P * Δt = U * I * Δt = I * I * R * Δt = I² * R * Δt

L'effet Joule

C'est la manifestation thermique de la résistance électrique qui se produit lors du passage d'un courant électrique

Découverte : 1840 par le physicien anglais James Prescott Joule

Le courant électrique est assuré par le mouvement des charges électriques

Il faut donc fournir une puissance supplémentaire à celle nécessaire à l'extrémité du conducteur, qui sera dissipée lors des interactions avec les atomes, sous forme d'énergie thermique

Ces porteurs de charge en mouvement interagissent avec les atomes constitutifs du milieu dans lequel ils se déplacent ex : les électrons

Les fils par exemple constituent un frein, une résistance à leurs déplacements

Conclusion

• On sait que dans tout circuit électrique, la vitesse des électrons varie en fonction des dipôles qu'ils rencontrent

• On observe que ce frein dégage de la chaleur

• On en déduit que l'énergie électrique d'arrivée est en partie convertie en énergie thermique car en effet la tension électrique diminue, c'est donc de l'énergie perdue

• Ce phénomène se nomme l'effet Joule et est présent dans la vie de tous les jours
• ex : sèche cheveux, chauffage électrique

Sitographie

Pour les définitions : -L'électricité : Wikipédia - https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectricit%C3%A9 Nature de la source : Encyclopédie en ligne Consulté pour la dernière fois le : 05/01/23 -L'intensité : Futura sciences - https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-ampere-328/ Nature de la source : portail web de vulgarisation scientifique Consulté pour la dernière fois le : 15/03/23 -La résistance : Wikipédia - https://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9sistance_(%C3%A9lectricit%C3%A9) Nature de la source : Encyclopédie en ligne Consulté pour la dernière fois le : 15/03/23 -La tension : Universalis - https://junior.universalis.fr/encyclopedie/tension-electrique/ Nature de la source : Encyclopédie en ligne Consulté pour la dernière fois le : 15/03/23 Pour les informations sur l'effet Joule :-Wikipédia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_Joule Nature de la source : Encyclopédie en ligne Consulté pour la dernière fois le : 04/04/23 - Youtube : C’est pas sorcier https://www.youtube.com/watch?v=efQW-ZmpyZs Nature de la source : site de vidéos Consulté pour la dernière fois le : 04/04/23 - Futura science : https://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-effet-joule-4124/ Nature de la source : portail web de vulgarisation scientifique Consulté pour la dernière fois le : 23/03/23

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