Les transferts d'énergie

Résumé du document

A) EXEMPLES ET DEFINITION

Une lampe brille car elle convertit une énergie électrique en énergie lumineuse. Une résistance permet de chauffer l'eau d'une bouilloire électrique en convertissant une énergie électrique en énergie thermique.
D'une manière générale, le passage d'un courant électrique dans tout appareil s'accompagne d'un échauffement.
A l'échelle microscopique, le courant électrique circulant dans un conducteur correspond à un déplacement d'un porteur de charge qui circule entre les ions, atomes ou molécules constituant le matériau.
Il se produit de nombreux chocs, ce qui entraine une élévation de la température du conducteur.
L'effet Joule est l'effet thermique accompagnant le passage d'un courant électrique dans un conducteur.

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C) EFFET JOULE RECHERCHE

L'effet Joule a les applications suivantes :
- Le chauffage électrique : les appareils de chauffage usuels (radiateur électrique, fer à repasser, etc.) comportent des conducteurs électriques.
- L'éclairage par incandescence dans les lampes à filament ou les lampes halogènes.
- La protection des installations électriques : l'effet Joule fait fondre les fusibles lorsque ces conducteurs sont traversés par un courant d'intensité trop importante.

D) EFFET JOULE INDESIRABLE

On cherche à éviter l'effet Joule dans deux types de situation :
- Cas où l'échauffement des circuits n'est pas souhaité : l'effet Joule est gênant non seulement parce qu'il entraine une perte d'énergie mais aussi parce qu'il peut endommager des composants électroniques. C'est la raison pour laquelle dans les ordinateurs, on refroidit les composants grâce à un ventilateur.
- Cas où l'effet Joule provoque des pertes en ligne lors du transport de l'électricité : l'énergie électrique est transportée sous haute tension afin de limiter les pertes par effet Joule (...)

Extraits

[...] Effet Joule indésirable On cherche à éviter l'effet Joule dans deux types de situation : Cas où l'échauffement des circuits n'est pas souhaité : l'effet Joule est gênant non seulement parce qu'il entraine une perte d'énergie mais aussi parce qu'il peut endommager des composants électroniques. C'est la raison pour laquelle dans les ordinateurs, on refroidit les composants grâce à un ventilateur. Cas où l'effet Joule provoque des pertes en ligne lors du transport de l'électricité : l'énergie électrique est transportée sous haute tension afin de limiter les pertes par effet Joule. Transfert d'énergie au niveau d'un générateur électrique Définition et exemples de générateurs électriques Un générateur électrique est un appareil électrique capable de convertir une forme d'énergie en énergie électrique. [...]

[...] Une inversion des branchements donnerait la valeur opposée : UAB = UBA. II) Transferts d'énergie au niveau d'un récepteur électrique Définition et exemples de récepteurs électriques Un récepteur électrique est un appareil qui consomme de l'énergie. Il est capable de convertir une énergie électrique en une autre forme d'énergie. Il fournit de l'énergie au milieu extérieur au circuit. En voici quelques exemples : Notion d'énergie potentielle électrique La variation d'énergie potentielle de pesanteur d'un corps de masse m se déplaçant de B en A a pour expression : ΔEp = ZB) où g est l'intensité de la pesanteur. [...]

[...] En voici quelques exemples. Énergie et puissance transférées par un générateur Considérons un générateur G délivrant un courant électrique d'intensité I et aux bornes duquel règne une tension UPN. L'énergie électrique We pouvant être transférée par ce générateur à un circuit électrique pendant la durée Δt s'écrit : We = (VP VN)·I·Δt avec VP et VN en volt I en ampère Δt en seconde We en joule La tension UPN = VP VN est positive donc l'énergie électrique We est également positive. [...]

[...] Après s'être placé en mode DC, on branche l'ampèremètre de telle façon que le courant entre par la borne A et sorte par la borne COM. Tension électrique Considérons un dipôle de bornes A et B. Si l'état électrique de A est différent de celui de alors il existe une tension électrique ou différence de potentiel entre A et B. Soit VA et VB les potentiels respectifs en A et B. La tension aux bornes du dipôle AB s'exprime par : UAB = VA VB, avec VA, VB et UAB exprimés en Volts On représente une tension par une flèche tension. [...]

[...] D'une manière générale, le passage d'un courant électrique dans tout appareil s'accompagne d'un échauffement. A l'échelle microscopique, le courant électrique circulant dans un conducteur correspond à un déplacement d'un porteur de charge qui circule entre les ions, atomes ou molécules constituant le matériau. Il se produit de nombreux chocs, ce qui entraine une élévation de la température du conducteur. L'effet Joule est l'effet thermique accompagnant le passage d'un courant électrique dans un conducteur. Transfert d'énergie Un conducteur ohmique a reçu l'énergie électrique We. Il la dissipe sous la forme d'effet Joule. [...]