Loi de Joule
Un conducteur traversé par un courant s’échauffe : de la chaleur y est donc abandonnée. Pour retrouver les lois du phénomène, on utilise un calorimètre contenant un liquide mauvais conducteur, du pétrole, par exemple; on évite ainsi l'électrolyse. Immergeons une spirale de fil nu dont nous connaissons la résistance ; faisons passer un courant d'intensité connue, pendant un temps connu; l'élévation de température du liquide permet de calculer la-éhaleur abandonnée.
Si le courant : est évalué en ampères, la résistance R en ohms, la quantité de chaleur Q en petites calories, le temps { en secondes, l'expérience donne la formule :
0 ee Rë{— 0,239. R®4. petites calories.
En particulier faisons : R—i—+#—1 ; il vient :
Q — 0,239 petites calories — 0,239 K 0,427 — 0,1019 kilogrammètres.
La quantité que nous définissons ainsi est le Joule, qui vaut
107 ergs.
Fig. 137.
En effet, la dyne, force nécessaire pour communiquer au grammemasse en une seconde l'accélération de 1 centimètre par seconde, vaut 1:981—0,001019 gramme-poids de Paris, soit un peu plus d'un milligramme. L'erg vaut donc 1,019 milligramme-centimètre ; par suite, le joule (107 ergs par définition) vaut :
(1,049 X 105). 10 — 1,019 kgm.-dem.—0,1019 kgmètre.
Le résultat précédent n’est pas l'effet du hasard, l'unité de force
électromotrice étant précisément choisie pour qu'il en soit ainsi.
125. Énergie absorbée dans une portion de circuit. Unité de force électromotrice.
1°. — La loi précédente est un cas particulier d'une loi générale que nous interpréterons dans la troisième partie de ce Cours, à partr de la théorie de l'électricité et de la définition énergétique du potentiel électrique. Contentons-nous ici de l’énoncer. Nous venons de voir que l'énergie abandonnée sous forme de cha-
leur dans la portion de cireuit dont la résistance est R et où circule le courant 4, est :
Q—R&! joules — Rif. 107 ergs.
Soit E la force électromotrice aux bouts du conducteur. En vertu de la loi d'Ohm, on a :
RER, OR Ettyjoules,
Anperemerre
Volriétre
Fig. 138.
L'expérience montre que cette formule est générale.
Sous cette forme, peu importe à quoi est utilisée l'énergie absorbée ; il suffit, pour la connaître, de déterminer simultanément l’ampérage et le voltage aux bouts du circuit.
La figure 138 représente la disposition des appareils; elle suppose qu'on mesure l'énergie absorbée par une lampe à incandescence ; mais on peut substituer à la lampe une dynamo, un moteur, un appareil quelconque.
®,— Unité DE FORCE ÉLECTROMOTRICE.
Le produit Eif représente un travail. Nous savons évaluer un travail et une intensité en unités C.G.S. : l'unité de force électromotrice nous est donc imposée. Elle est telle que le courant, qui est poussé par elle dans un conducteur quelconque, y abandonne sous forme de chaleur, pendant une seconde, un nombre d'unités d'énergie (ergs) numériquement égal à l'intensité du courant.
Cette unité de force électromotrice {ou de différence de potentiel) serait incommode. Au lieu de l'erg, on prend pour unité de travail le joule (107 ergs, 0,101972 kilogrammètres); au lieu de l'unité G.G.S. d’ PES on prend l'ampère (10! C.G.S.). È
On est conduit à prendre pour unité pratique de force électromotrice le volt, qui vaut 10° C.G.S.
Les fotdes électromotrices des piles usuelles sont de l’ordre du volt.
L'unité de puissance est le watt (joule par seconde travail de 0,101972 kilogrammètres par seconde).
Le cheval-vapeur vaut 736 watts; le kilowatt vaut 1,36 cheval-
: Vapeur.
3. — La formule : Q — Ei, est. susceptible de signe. Quand le courant va de À à B, quand simultanément le potentiel décroit
de À en B, Q est positif : dans ce cas, l'énergie électrique est:
absorbée dans le circuit AB; on la retrouve sous une forme quelconque, chaleur ou travail mécanique.
Inversement, considérons le cas d’une pile. Quand, à travers la pile, on va de son pôle négatif à son pôle positif, c'est-à-dire dans. le sens du courant, le potentiel croît : le circuit compris entre ces deux points fournit de l'énergie. Corrélativement il existe dans la pile un phénomène chimique.
126. Échauffement des conducteurs. Plombs fusibles. 1°. — La quantité de chaleur déversée dans un conducteur élève sa température. ve Le calcul précis de cette élévation est quasiment impossible parce qu'elle dépend de la conductibilité du fil, des propriétés émettrices de la surface (brillante, mate ou noircie), enfin de la température am-
biante.
Voici d'abord deux expériences de cours.
Plaçons en série des bouts de fils de fer et de cuivre de même diamètre (fig. 139).
Envoyons dans le système un courant dont nous faisons croître l'intensité : le fer rougit pour une intensité qui ne rougit pas le
Fig. 139. Ÿ Fig. 140.
cuivre : preuve que la résistivité du. fer est plus grande que celle du cuivre.
