L'effet Joule...
L'effet Joule caractérise le dégagement de chaleur provoqué par la circulation d'un courant électrique dans un conducteur présentant une résistance ; il s’appuie sur les relations :
Où
est la puissance du système en Watt (W)
et
sont les caractéristiques du courant, respectivement Différence de potentiel en Volts (V) et intensité en ampères (A)
la résistance du conducteur de section donnée en Ohms (Ω)
L'effet Joule est utilisé pour les chauffages et les appareils de cuisson électriques, l'éclairage sur la base de filament portés à haute température, mais aussi comme élément de sécurité dans les fusibles protégeant les circuits électriques.
Exemple 1 : Une plaque chauffante a une puissance de 2300 watts annoncée :
Question
Quelle est sa résistance ?
exploiter la relation
avec
et
,
.
Question
Combien de temps faut-il alors en théorie pour chauffer 5 litres d'eau de 15 à 100 degrés °C ? On rappelle que l'énergie thermique nécessaire pour chauffer un corps de masse M et de capacité thermique massique (anciennement appelée chaleur massique ou chaleur spécifique) C en
s'écrit :
Pour l'eau (liquide)
Réponse niveau 1 : il faut écrire l'égalité entre la chaleur dégagée par l'effet Joule et celle nécessaire à chauffer de l'eau.
Réponse niveau 2 : ainsi
= 5 * 4 185 *(100 – 15) = 1 778 635 J
Réponse niveau 3 : l'énergie dégagée par effet Joule pendant un temps « t » = P * t = 2 300 * t
Réponse finale t = 773 secondes P * t = E = M * C * ΔT = 1 778 635 J Δt = 773 secondes
Question
Pourquoi ce résultat n'est-il pas réaliste ?
On a négligé la chaleur fournie par effet Joule et dissipée (« pertes ») , c'est à dire ne servant pas à chauffer l'eau ; celle réchauffant l'air, la casserole selon différents moyens de transferts : conduction, convection ,rayonnement...
