Ce cours traite la résistance électrique et effet joule, Influence de la nature du conducteur, l’expression de la résistance en fonction de longueur et la section et la résistivité, et ensuite l’effet joule c'est l’échauffement des conducteurs .
Résistance électrique et effet joule definition
1- la résistance électrique
1-1 Expression de la résistance.
La
résistance d’un conducteur :
-est
proportionnelle à sa longueur.
-est
inversement proportionnelle à sa section.
-dépend
d’un facteur qui caractérise sa nature et que nous appelons sa résistivité .
1 - 2- Influence de la nature du conducteur.
Montons
en série des fils de même section et de même longueur mais de nature
différente : cuivre ,fer , ferronickel.
Pour
un courant égal à 1A nous relevons dans l’ordre les tensions :
0,1 V;
0,6V ;5V .
Les
résistances des trois conducteurs sont :
Cuivre :0,1W-
fer :0,6W - ferronickel : 5W.
Les
résistances électrique d’un conducteur dépend de .
-La
longueur du fil.
-La
section du fil.
-La
nature du conducteur.
2 - Effet joule.
Lors
le courant électrique passe dans un appareil ou un cable ces derniers
sont échauffes on donne le nom d’effet joule à ce phénoméne. Il y a événement effet joule chaque fois que l’on
transforme l’énergie électrique en chaleur : radiateur – fer à repasser.
2 -1-Energie absorbée par un dipôle récepteur
En
régime permanent et avec les valeurs absolues de la tension U et de l’intensité
I , quel que soit le récepteur, cette énergie absorbée s’écrit : W = UIt
Energie thermique.
Tous
les récepteurs électriques dégagent de la chaleur. Selon le but assigné aux
appareils, il faut distinguer deux cas :
-Les
récepteurs thermiques( radiateurs, fer à repasser.........) pour lesquels toute
l’énérgie reçue est restituée sous forme thermique.
-Les
autres récepteurs( en particulier les mécaniques) pour lesquels l’énergie
restituée sous forme thermique, n’est heureusement q’une faible partie de
l’énérgie reçue. Dans ce cas, on considère que l’énergie thermique est de
l’énergie perdue ou dissipée
Loi de joule
En régime permanent l’énergie électrique dissipée en chaleur par effet joule dans
un appareil est proportionnel :
- à la
résistance de cet appareil.
- Au
carrée de l’intensité du courant qui le traverse.
- A la
durée du passage de ce courant.
Energie thermique.
Puissance thermique.
Pour
trouver la puissance dissipée par effet joule, il suffit de diviser l’énergie
par le temps.
P=W/t=RI² t/t =RI²
2 - 2 Application de l’effet joule.
Chauffage.
Le chauffage électrique est utilisé soit en complément d’un autre chauffage, comme il peut être utiliser comme chauffage unique dans des logements de petites dimensions.
appareils électroménagers.
Les cuisinières, fers à repasser , bouilloires, fers à souder, chauffes plats sont des applications de l’effet joule. Fours électriques industriels.
Ils utilisent souvent du courant alternatif.
Soudage électrique.
Les deux types de courants sont utilisés. Le soudage à l’arc s’effectue avec du continu ou de l’alternatif.
3 - 2 Inconvénients de l’effet joule.
Pertes et échauffement.
Chaque fois que le dégagement de la chaleur n’est pas recherché, l’effet joule est nuisible. Il en est ainsi dans la majorité des applications de l’électricité.
Pertes d’énergie par effet joule.
Elles sont données par la loi de joule, W =
Ces pertes presentent plusieurs inconvenants.
- Elles diminuent le rendement des appareils non thermiques.
- Elles causent un échauffement qui,s’il était éxécif, pourrait détériorer les isolants qui entourent les fils et provoquer des courts- circuits.
Limitation du courant dans les conducteurs.
La nécessité ou l’on se trouve d’avoir dans les conducteurs un échauffement limité, variable suivant les utilisations et les conditions de fonctionnement, impose de ne pas dépasser dans des conducteurs une certaine densité de courant.
Nous avons traité une grandeur électrique imposante, c’est la résistance et ensuite l’effet joule .
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