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Définition de l’effet Joule : nous vous éclairons

Vous connaissez James Prescott Joule ? Flashback. Nous sommes au 19è siècle : le physicien anglais James Prescott entreprend des études sur le courant électrique. En 1840, il établit un lien entre la production de chaleur et l’électricité. C’est ce qu’on appelle depuis « l’effet Joule ». Savez-vous que vous bénéficiez au quotidien de cette loi physique ? Eh oui, le principe du chauffage et de l’effet Joule sont indissociables ! Ok il nous réchauffe en hiver, mais l’effet Joule présente aussi quelques inconvénients… On vous donne toutes les explications dans cet article-décryptage.

Définition de l’effet Joule : de l’électricité à la chaleur

Basiquement, une définition de l’effet Joule pourrait être : processus par lequel l’énergie électrique est transformée en énergie thermique. Très bien, mais comment l’électricité peut-elle produire de la chaleur ? Pour comprendre, il faut se rappeler ce qu’est le courant électrique🙄. On est là pour vous rafraîchir la mémoire !

Dans vos années collège, vous avez appris que le courant électrique est créé par le mouvement des électrons dans une matière. Voici une petite illustration pour vous aider à comprendre.

Des skieurs descendent une piste de slalom jalonnée de piquets. En skiant le plus vite possible, les skieurs frôlent régulièrement les piquets ou les touchent. En butant contre ces obstacles, les sportifs sont freinés dans leur parcours. S’ils sont touchés, les piquets vibrent.

Faisons un parallèle de ce joli tableau hivernal avec l’électricité :

•                matière = piste de ski ;

•                électrons = skieurs ;

•                atomes = piquets.

Dans la matière, les électrons rencontrent des obstacles : les atomes qui restent fixes et qui leur opposent une résistance. Au passage des électrons, les atomes vibrent comme les piquets de slalom. La vibration provoque alors un échauffement de la matière. Voilà l’explication et la définition de l’effet Joule ! Conclusion : la production de courant électrique ne peut se faire sans production de chaleur.

Chauffage et effet Joule : des applications au quotidien

Après la définition de l’effet Joule, voyons comment son principe est utilisé au quotidien depuis près de 2 siècles.

  • Les appareils de chauffage et l’effet Joule

Vous l’aurez compris, tous les appareils électriques de chauffage utilisent l’effet Joule.

Et on ne parle pas uniquement des radiateurs électriques ! Les appareils produisant de la chaleur sont nombreux : radiateur, mais aussi four, sèche-cheveux, micro-ondes… L’effet Joule nous sert ainsi pour cuisiner, se laver, sécher le linge … Il ne se passe pas une journée sans que nous utilisions un appareil dont le principe se base sur l’effet Joule. Certains de ces équipements ont une résistance apparente qui devient rouge et très chaude : c’est le cas d’un grille-pain. D’autres ont une résistance cachée : c’est le cas d’un chauffe-eau.

  • Les ampoules à incandescence et l’effet Joule

Vous vous rappelez des ampoules à filament 💡 ? Les ampoules à incandescence ont été une véritable révolution au XIXe siècle. Et ce, grâce à la loi Joule. En effet, c’est en faisant circuler du courant électrique dans un filament que ce dernier surchauffe et se met à briller.  

  • Les fusibles de protection et l’effet Joule

Savez-vous que l’expression « fondre les plombs » vient de l’effet Joule ? En effet, les plombs sont les fusibles du tableau électrique qui comportaient autrefois un fil. Ce dernier fondait lorsqu’il était en surchauffe en raison d’une intensité de courant trop forte, coupant ainsi l’électricité. Le principe permettait de protéger les installations électriques.

Effet Joule : les inconvénients

On doit à l’effet Joule bon nombre d’innovations. Ce phénomène présente toutefois quelques inconvénients.

  • L’effet Joule et le risque d’incendie

Dès lors qu’ils sont parcourus par un courant électrique, tous les appareils électriques chauffent. Si la chaleur émise est trop importante et que l’installation n’est pas bien protégée, un incendie peut survenir.

  • L’effet Joule et l’énergie dissipée

D’après vous, pourquoi le corps de votre ventilateur chauffe-t-il lorsqu’il fonctionne un long moment ? À cause de l’effet Joule et du courant électrique qui traverse le moteur.

Par conséquent, même un appareil dont le seul but est de produire de l’énergie cinétique, produit de la chaleur (dommage !). Une partie de l’énergie électrique est donc systématiquement transformée en énergie thermique. C’est ce qu’on appelle l’énergie dissipée ou l’énergie perdue.

 

Bon mais on ne fait pas trop les difficiles lorsqu’il s’agit de tenir le coup sous 29 degrés à la maison. Alors merci quand même l’effet Joule !

Sources

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