L'effet Joules

« Ch 3 - Activité 1 L’effet Joules dans le transport électrique Document 1 - Aspect microscopique Dans un matériau conducteur, le courant électrique est dû à un déplacement d’électrons, petites particules chargées d 'électricité se trouvant à la périphérie des atomes et donc peu liés à ceux-ci. Lorsqu’on applique une tension aux bornes du matériau, les électrons se mettent en mouvement de la borne négative du générateur à la borne positive.

Ces électrons peuvent se déplacer plus ou moins facilement selon la nature du matériau. Quasiment tous les matériaux offrent une résistance au courant.

Plus la résistance d’un matériau est importante, plus les électrons qui constituent le courant ont du mal à circuler, ce qui provoque un échauffement du matériau.

Ce phénomène s’appelle l’effet Joule.

Cet effet peut être avantageux mais il est plus souvent gênant car il peut entraîner une perte d’énergie importante. Document 2 - Paramètres influençant la résistance d’un fil La résistance R(Ω) d’un câble électrique de longueur L(m), de section S (m²) et de résistivité ρ (Ω.m) est 𝑅 = ρ×𝐿 𝑆 Cette relation a plusieurs conséquences pour le choix d’une ligne: → La résistance est d’autant plus grande que la longueur est importante, on essaie donc de réduire la longueur autant que possible. → La résistance est d’autant plus faible que la section est grande.

On augmente donc la section autant que possible. → La résistance est d’autant plus faible que le matériau conducteur possède une résistivité la plus faible possible. Nom du métal Argent Cuivre Aluminium Zinc Fer Plomb Résistivité à 300 K (Ω.m) 16.10-9 17.10-9 28.10-9 61.10-9 10.10-8 21.10-8 Document 3 - Avantages ou inconvénients Tout appareil traversé par un courant électrique est le siège de l’effet Joule.

Cela peut être un avantage comme un inconvénient Document 4 - Pertes sur le réseau français Tout au long de son transport, une partie de l’énergie électrique se dissipe sous forme d’énergie thermique.

Sur le réseau français, les pertes par effet Joule représentent 2 à 6% de l’énergie électrique transportée.

Par conséquent, la puissance électrique réellement utilisée pour les usagers est inférieure à la puissance électrique produite par les centrales électriques. Document 5 - Limiter les pertes par effet Joules Pour des raisons évidentes d’économie d’énergie, les pertes par effet Joule doivent être.... »