Effet Joule
De Wikidebrouillard.
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Présentation de l'expérience
Mise en évidence d'un dégagement de chaleur dans un circuit électrique.
En faisant circuler un courant électrique dans des mines de graphite de diamètre différent, on constate un dégagement de chaleur et de lumière dû à l’effet Joule.
Matériel
-
3 fils électriques
-
2 piles de 9V
-
Des mines de crayon fines (en graphite)
-
Des mines de crayon épaisses (en graphite)
L'expérience
La Manipulation
- Enrouler le premier fil sur la borne positive de la première pile.
- Enrouler le deuxième fil sur la borne négative de la deuxième pile.
- Tester les deux types de mines de crayon l’un après l’autre. Pour cela, placer chacune des extrémités des deux fils précédents sur chaque côté de la mine.
- Enrouler le troisième fil sur chacune des bornes libres des deux piles.
- Observer. Ne pas approcher les yeux, et ne pas laisser sans surveillance.
Que voit-on ?
Avec la petite mine
De la fumée se dégage autour de la mine. Puis celle-ci devient rouge et ensuite lumineuse (incandescente), comme une ampoule.
Quand la mine reste incandescente pendant une longue période, elle éclate. Il est conseillé de porter des lunettes de protection et une blouse.
Avec la grosse mine
On observe un dégagement de fumée autour de la mine.
Explications
De manière simple
Le courant électrique (déplacement d'électrons) produit par les piles de 9V circule dans la mine une fois que le circuit est fermé.
Les atomes de la mine de crayon s'opposent dans une certaine mesure au passage du courant : la mine se comporte comme une résistance.
La production de chaleur, aussi appelée effet joule, résulte de "l'accrochage" entre les électrons du courant électrique et les atomes de la mine.
Pour mieux comprendre, on peut penser à une ampoule à filament : on peut la toucher tant qu'elle est éteinte, ou juste après l'avoir allumée. Par contre, au bout de quelques minutes de fonctionnement (circulation de courant électrique dans l'ampoule), il n'est plus possible de la toucher sans se brûler.
Questions sans réponses
- Est-il nécessaire d'utiliser deux piles pour réaliser cette expérience ?
- Avec la grosse mine, pourquoi le dégagement de chaleur produit seulement de la fumée et pas de lumière ? Faudrait-il ajouter une ou plusieurs pile(s) pour obtenir le même résultat qu'avec la petite mine ?
Allons plus loin dans l'explication
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