La loi de Joule stipule que la chaleur générée dans un conducteur est directement proportionnelle à:
* le carré du courant (i²) qui le traverse. Cela signifie que si vous doublez le courant, la chaleur générée augmentera d'un facteur de quatre.
* la résistance (r) du conducteur. Cela signifie qu'un fil avec une résistance plus élevée générera plus de chaleur pour le même courant.
* le temps (t) pour lequel le courant circule. Plus le courant circule, plus il y aura de chaleur.
La formule de la loi de Joule est:
h =i²rt
où:
* h La chaleur est-elle générée en joules
* i est le courant en ampères
* r est la résistance dans les ohms
* t est le temps en secondes
en termes plus simples:
* résistance plus élevée =plus de chaleur: Lorsque les électrons rencontrent plus de résistance dans un fil, ils entrent en collision plus fréquemment avec les atomes du fil, les faisant vibrer et générer de la chaleur.
* courant supérieur =plus de chaleur: Un courant plus élevé signifie plus d'électrons qui coulent dans le fil, ce qui entraîne plus de collisions et donc plus de chaleur.
Applications pratiques de cette relation:
* Éléments de chauffage: Les dispositifs de chauffage électrique comme les grille-pain, les fours et les bouilloires électriques reposent sur ce principe. Ils utilisent des fils avec une résistance élevée pour générer de la chaleur.
* fusibles: Les fusibles utilisent des fils avec de faibles points de fusion pour protéger les circuits d'un courant excessif. Lorsque le courant dépasse une certaine limite, le fil de fusible fond en raison de la chaleur générée, interrompant le circuit.
* Pertes de puissance dans les lignes de transmission: La résistance dans les lignes électriques provoque une perte de chaleur, réduisant l'efficacité de la transmission électrique. C'est pourquoi les lignes de transmission à haute tension sont utilisées pour minimiser le courant et donc la perte de chaleur.
Comprendre la relation entre la résistance et la chaleur est crucial dans diverses applications électriques, de la conception de circuits sûrs et efficaces pour comprendre comment l'électricité affecte les matériaux.
