L’effet Joule définition
La conversion d’énergie électrique en énergie thermique est l’effet Joule (du nom de celui qui l’a mis en évidence, James Prescott Joule).
L’énergie électrique est, rappelons-le, constituée par le déplacement des électrons dans un milieu conducteur (souvent, un métal). Durant leur déplacement, les électrons sont confrontés à la résistance du milieu dans lequel ils évoluent. Plus vulgairement, on pourrait dire qu’ils frottent dans le milieu.
Cette résistance va entrainer un échauffement du milieu, et ainsi provoquer un dégagement de chaleur. Le phénomène est particulièrement utilisé dans les résistances. Nous en voyons différents types sur la photo suivante :
Pour déterminer l’énergie dissipée par effet Joule, il faut commencer par calculer la puissance P dégagée (en Watt, W). Elle est définie par :
P = R x I²
Où R est la résistance du milieu (en Ohm, ?), et I l’intensité du courant qui y circule (en Ampères, A). Si l’on ne connait pas cette intensité, on peut la déterminer grâce à la tension U (en Volt, V) aux bornes du conducteur.
U = R x I -> I = U/R
D’où :
P = U²/R
Plaçons-nous dans l’exemple d’une résistance de 100?, alimentée par une tension de 12 V. Le calcul de puissance donne alors :
P = 12²/100
P = 1.44 W
Cette résistance dégagera donc 1.44 W. Si l’on souhaite connaitre la quantité d’énergie E (en Joules, J) convertie pendant un laps de temps, par exemple une heure, il suffit de multiplier la puissance P par la durée t (en seconde).
E = P x t
E = 1.44 x 3600
E = 5184 J
En une heure, la résistance convertira 5184 J. C’est équivalent à 5184/4.18 = 1238 calories (voir article “unités d’énergie“). Cela correspond à l’énergie nécessaire pour réchauffer 1238 g d’eau (ou 1.238 kg) de 1°C. Ou encore 12.38 g d’eau de 100°C.
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