Enseignement scientifique Terminale

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Thème 1 : Science, climat et société
Introduction
Ch. 1
L'atmosphère terrestre et la vie
Ch. 2
La complexité du système climatique
Ch. 3
Le climat du futur
Ch. 4
Énergie, développement et futur climatique
Objectif Bac : Thème 1
Thème 2 : Le futur des énergies
Introduction
Ch. 5
Deux siècles d’énergie électrique
Ch. 6
Les atouts de l’électricité
Ch. 8
Choix énergétiques et impacts
Objectif Bac : Thème 2
Thème 3 : Une histoire du vivant
Introduction
Ch. 9
La biodiversité et son évolution
Ch. 10
L’évolution, une grille de lecture du monde
Ch. 11
L’évolution humaine
Ch. 12
Les modèles démographiques
Ch. 13
De l’informatique à l’intelligence artificielle
Objectif Bac : Thème 3
Livret maths
Fiches méthode
Annexes
Chapitre 7
Activité 2 - documentaire

L'effet Joule

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Introduction
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 ?
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Documents

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Doc. 1
Avantages et inconvénients de l'effet Joule

Lorsqu'un conducteur de résistance électrique R (en Ω) est traversé par un courant d'intensité I (en A), la tension U (en V) à ses bornes vaut U = R \cdot I (loi d'Ohm). La puissance P (en W) dissipée par la résistance vaut alors : P = 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.
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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.
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Supplément numérique

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Doc. 2
La résistance électrique des câbles

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

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

MatériauCuivreAluminium
Résistivité (Ω⋅m)1{,}7 × 10^{-8}2{,}8 × 10^{-8}
Le cuivre et l'aluminium ont des résistivités très proches.
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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.
Placeholder pour cable haute tensioncable haute tension
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Section d'un câble électrique utilisé dans les réseaux de grand transport (400 kV).
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Questions

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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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