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L’effet Joule
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ACTIVITÉ DOCUMENTAIRE


2
L’effet Joule




Lors du transport, une partie de l’énergie est dissipée dans l’environnement à cause de l’effet Joule.

➜ Quelles sont les caractéristiques de l’effet Joule ?


Ce que j’ai déjà vu



Doc. 1
Avantages et inconvénients de l’effet Joule

Lorsqu’un conducteur de résistance électrique RR (en Ω) est traversé par un courant d’intensité II (en A), la tension UU (en V) à ses bornes vaut U=RIU = R \cdot I (loi d'Ohm). La puissance PP (en W) dissipée par la résistance vaut alors : P=UI=RI2P = U \cdot I = R \cdot I^2.

Dans certains cas, l’effet Joule est intéressant : l’énergie dégagée peut être utilisée, par exemple, pour faire chauffer l’eau dans une bouilloire ou l’air dans une pièce. L’intégralité de l’énergie électrique est transformée en chaleur, utilisée dans un dispositif de chauffage.

Dans d’autres cas, l’effet Joule est un inconvénient : l’énergie dégagée est perdue et se dissipe dans l’environnement sans possibilité de la récupérer. Les appareils électriques s’échauffent, ce qui peut provoquer des brûlures ou des incendies.

Doc. 2
La résistance électrique des câbles

La résistance d’un câble électrique est directement liée à sa section SS (en m2), sa longueur LL (en m) et sa résistivité ρ\rho (en Ω⋅m) liée à sa nature.
En effet, la résistance est définie par la relation :
R=ρLSR = \rho \cdot \dfrac{L}{S}

Les câbles électriques qui transportent l’électricité sont réalisés généralement en cuivre, mais peuvent aussi contenir de l’aluminium.

Matériau Cuivre Aluminium
Résistivité (Ω⋅m) 1,7×1081{,}7 × 10^{-8} 2,8×1082{,}8 × 10^{-8}

Le cuivre et l’aluminium ont des résistivités très proches.

Doc. 3
Influence de la tension sur l’effet Joule

Le courant qui circule dans le réseau électrique est un courant alternatif décrit à l’aide de tensions et d’intensités efficaces. Les lois de l’électricité vues pour le courant continu sont encore valables pour le courant alternatif lorsque l’on mesure des valeurs efficaces.

Le transport de l’électricité est principalement assuré en très haute tension à 400 kV, alors que la tension du réseau domestique est de 230 V. La haute tension permet le transport de l’énergie à des intensités de courant plus faibles pour une même puissance.

Doc. 4
Un câble pour la haute tension

Un câble électrique est constitué d’une âme (cœur) en cuivre dont la section peut atteindre une surface de 2 500 mm2, d’une gaine isolante, d’une couche en aluminium et d’une protection en matière plastique.


cable haute tension

Section d’un câble électrique utilisé dans les réseaux de grand transport (400 kV).

Ressource complémentaire

Cliquez ici pour découvrir plus d’informations sur les câbles à haute tension.

Questions

1. Doc. 1 (⇧) Expliquer les inconvénients de l’effet Joule dans le transport de l’électricité.


2. Calculer la valeur de la résistance de l’âme d’un câble de 1 000 m de long transportant de très hautes tensions.


3. Doc. 1 (⇧) Déterminer l’évolution de la puissance dissipée par effet Joule lorsque l'intensité augmente, puis lorsque la résistance augmente.


4. Doc. 4 (⇧) Indiquer l’influence de l’utilisation de la haute tension sur l’intensité.


5. Déduire des questions 3. et 4. l’intérêt des hautes tensions pour le transport du courant.
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