Qu’est-ce que l’effet joule ?

Dans le secteur de l’électricité, l’effet joule est une propriété qui détermine de nombreux dimensionnements électriques. L’effet joule est une réaction thermique qui se produit lorsque l’électricité se déplace au sein de matériaux conducteurs. Découverte en 1940 par un physicien anglais répondant au nom de James Prescott Joule, cette manifestation s’est depuis imposée comme une norme irréfutable. Voici ce qu’il faut savoir sur cet effet joule et son application au cœur d’une installation électrique.

Qu’est-ce que l’effet joule ?

L’effet joule se matérialise par la chaleur qui se dégage lors du passage du courant électrique au sein de matériaux conducteurs comme les câbles en cuivre. Cette chaleur est due à la résistance opposée par les conducteurs et leurs atomes au courant électrique. L’effet joule nécessite donc de surdimensionner la puissance électrique au départ du circuit afin de délivrer, au bout du chemin, la bonne quantité d’énergie.
 

Comment l’effet joule s’explique-t-il ?

Le courant électrique n’est rien d’autre qu’un mouvement ultrarapide de charges électriques sous forme d’électrons. Les lois de la physique nous expliquent que ces porteurs de charge interagissent avec leur environnement et notamment avec les atomes qu’ils rencontrent sur leur passage.
 

Ce sont précisément ces interactions qui sont au cœur de l’effet joule en causant un frein au passage des charges électriques. Elles créent de la chaleur entraînant un certain niveau de déperdition qu’il est impossible d’éviter.

L’effet joule, depuis qu’il est connu, a été exploité pour bien des usages du secteur électrique. Parmi les plus notables, nous allons voir les cas d’application dans le chauffage, l’éclairage et la protection des circuits.
 

Les applications de l’effet joule dans le chauffage

Dans le chauffage électrique, l’effet joule a été détourné par les appareils actuels du marché, qui utilisent une résistance électrique avec un très bon rendement thermodynamique. C’est ce qu’on appelle la conductivité thermique des matériaux.
 

Le principe est que des appareils comme des radiateurs électriques, des plaques de cuisson ou encore un grille-pain utilisent la chaleur produite par l’effet joule pour fonctionner sous forme de rayonnement ou de convection. Leur rendement global est donc optimisé.
 

Les applications de l’effet joule dans l’éclairage

Dans l’éclairage, ce sont notamment les ampoules à incandescence qui utilisent l’effet joule. En effet, en faisant augmenter de manière importante la température du filament à l’intérieur de l’ampoule, la diffusion de lumière par rayonnement s’opère. En revanche, nous ne retrouvons pas ce genre d’application avec l’éclairage fluorescent ou l’éclairage dit « à décharge ».
 

Les applications dans les protections électriques

La protection de circuits électriques, grâce à des fusibles ou des disjoncteurs réarmables, est également optimisée par l’effet joule. Un conducteur calibré est ainsi destiné à réagir à une augmentation anormale de la chaleur au sein du circuit, afin de recevoir le signal et de couper immédiatement l’alimentation électrique.

L’effet joule est un phénomène irréfutable. Le connaissant, il convient donc d’en maîtriser les avantages et les inconvénients.
 

Les inconvénients de l’effet joule sont indéniablement les risques de départ de feu au sein du circuit, causés par la forte augmentation de la température. De plus, l’effet joule provoque des pertes d’énergie à cause de la nécessité d’acheminer plus de puissance pour prendre en compte les déperditions.
 

En revanche, en utilisant cet effet, les appareils du marché ont pu considérablement augmenter leur rendement et proposent donc un fonctionnement qui maximise la diffusion électrique grâce à la chaleur produite par l’effet joule. 

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Effet joule : tableau récapitulatif