Pronote
Connectez-vous pour ajouter des favoris

Pour pouvoir ajouter ou retrouver des favoris, nous devons les lier à votre compte.Et c’est gratuit !

La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences

L’effet Joule : une théorie pour la plaque chauffante

Tout frottement produit de la chaleur ! Se frotter les mains entre elles permet de s'en apercevoir. Dans le modèle de Drude présenté dans le chapitre précédent, le « frottement » des électrons sur les atomes provoque l'échauffement : c’est l’effet Joule.
Cet effet est nommé en hommage au physicien anglais James Joule (1818 - 1889) qui l’a découvert expérimentalement vers 1860. Pour quantifier la puissance, il a eu une idée ingénieuse : placer une résistance dans une certaine quantité d’eau et mesurer, pour une tension et une intensité données, le temps qu’il faut pour faire évaporer un certain volume du liquide. Connaissant l’énergie nécessaire pour la faire évaporer, il en déduit la puissance P délivrée par la résistance. Il peut alors chercher la relation entre celle-ci et la valeur de U et I qu’il connait. Il établit alors que P = U × I.
Doc. 1
La méthode de Joule.

Objet d'étude

Un inflammateur électrique est un filament de résistance faible (de l’ordre de 1 Ω) mis en contact avec la mèche à allumer. Par effet Joule, le filament s’échauffe et devient incandescent, mettant le feu à une petite quantité de poudre qui l’entoure, ce qui enflamme la mèche du feu d’artifice.
Pour que l’inflammation soit rapide, il faut une intensité suffisante : autour de 1 A par exemple. Il ne faut alors que quelques millisecondes au filament pour enflammer la mèche. Les connexions sont testées au préalable par l’artificier, qui fait circuler un courant de quelques milliampères dans le circuit : de quoi allumer une LED témoin, mais sans faire partir la fusée.
Doc. 2
Principe de l’inflammateur électrique ?
On peut calculer très simplement l’énergie E reçue par le lament pendant une durée t : E = R × I² × t. R est la résistance du filament, et I est l’intensité du courant électrique. Le filament convertit l’intégralité de cette énergie en chaleur ; l’énergie nécessaire pour faire chauffer le filament jusqu’à son embrasement est de l’ordre d’un millijoule.
Doc. 3
En quoi consiste un inflammateur électrique ?

La Physique au quotidien

Cet effet est nommé en hommage au physicien anglais James Joule (1818 - 1889) qui l’a découvert expérimentalement vers 1860. Pour quantifier la puissance, il a eu une idée ingénieuse : placer une résistance dans une certaine quantité d’eau et mesurer, pour une tension et une intensité données, le temps qu’il faut pour faire évaporer un certain volume du liquide. Connaissant l’énergie nécessaire pour la faire évaporer, il en déduit la puissance P délivrée par la résistance. Il peut alors chercher la relation entre celle-ci et la valeur de U et I qu’il connait. Il établit alors que P = U × I.
Doc. 1
La méthode de Joule.

Chauffer avec l’énergie électrique !

▸ Étapes de la fabrication :
  • Matériel :
    - Une pile de 4,5 V neuve.
    - De la paille de fer, la plus fine possible.
    - Un évier en céramique.
    - Des gants de cuisine isolant de la chaleur.
    - Un adulte !
  • Enfile les gants isolants.
  • Pose la paille de fer dans l’évier sec.
  • En tenant la pile par son extrémité, mets en contact ses deux bornes avec la paille de fer.
▸ Des à questions à se poser :
Se connecter

Livre du professeur

Pour pouvoir consulter le livre du professeur, vous devez être connecté avec un compte professeur et avoir validé votre adresse email académique.

Votre avis nous intéresse !
Recommanderiez-vous notre site web à un(e) collègue ?

Peu probable
Très probable

Cliquez sur le score que vous voulez donner.

Dites-nous qui vous êtes !

Pour assurer la meilleure qualité de service, nous avons besoin de vous connaître !
Cliquez sur l'un des choix ci-dessus qui vous correspond le mieux.

Nous envoyer un message




Nous contacter?