Cours les paramètres déterminant l’effet Joule

Cours les paramètres déterminant l’effet Joule, tutoriel & guide de travaux pratiques en pdf.

Paramètres déterminant l’effet Joule

L’effet Joule se manifeste donc par une libération de chaleur : le conducteur alimenté en courant chauffe. Cela est dû aux difficultés que rencontrent les électrons pour circuler dans le conducteur en question. Quels facteurs influencent ce phénomène ?
 ce phénomène rend compte de la résistance du conducteur au passage du courant  résistance R du conducteur. La loi de Pouillet indique que la résistance d’un conducteur dépend elle-même de la nature, de la section et de la longueur du conducteur.  plus le courant est intense, plus il y a d’électrons qui passent par seconde en un point du conducteur  l’intensité du courant doit jouer un rôle.  plus le courant dure, plus il y a d’électrons qui traversent le conducteur  la durée de passage du courant doit également intervenir.
Nous choisissons dans la suite d’examiner uniquement l’influence de l’intensité du courant et de la durée de passage du courant. Nous n’allons donc pas changer la résistance du conducteur, mais cela peut être envisagé en modifiant la longueur, la section, et la nature du conducteur.

Matériel

 un thermomètre gradué au dixième de degré  un statif avec pince pour tenir le thermomètre  un chronomètre  un fil de constantan1 de 0,5 mm de diamètre et de 50 cm de longueur enroulé en spirale  deux pinces crocodiles  trois fils de connexion  un berlin contenant 300 mL d’eau  une plaque isolante (frigolite, plexiglas) pour y déposer le berlin  un ampèremètre  un générateur de courant à tension variable capable de délivrer 4 A, ou un générateur 12 V et une résistance variable 0 – 3   un agitateur
Alternativement, un calorimètre peut remplacer le fil de constantan et le berlin.

Influence de la durée de passage du courant

Faire circuler un courant de 2 A en ajustant la tension au générateur, et relever la température toutes les deux minutes pendant dix minutes
Si l’erreur de mesure sur la température est de 0,05°C, l’erreur sur l’élévation de température Δθ, qui est une différence entre deux mesures de température, est au plus de 2 x 0,05 = 0,1°C. Représenter les barres d’erreur sur le graphe (il faut tracer une barre s’étendant verticalement sur 0,1°C au-dessus et 0,1°C en-dessous de chaque valeur mesurée).
Tracer la courbe représentant au mieux les points expérimentaux. Cette courbe ne passe pas nécessairement par les points expérimentaux, mais traverse toutes les barres d’erreur. Si des points semblent aberrants (ne s’accordent pas du tout avec la tendance générale), ne pas les prendre en compte.
De quel type de courbe s’agit-il ? C’est une droite.
Qu’en déduit-on ? L’élévation de température est directement proportionnelle à la durée de passage du courant.