Notion

Effet Joule et puissance électrique

L'effet Joule est le transfert thermique irréversible qui accompagne le passage d'un courant électrique dans un conducteur présentant une résistance : une partie de l'énergie électrique transportée est dissipée sous forme de chaleur. Introduit qualitativement au collège (cycle 4), il est formalisé en Première (spécialité physique-chimie) puis généralisé en CPGE au bilan de puissance d'un dipôle actif quelconque.

Pour un conducteur ohmique de résistance \(R\), en convention récepteur, la puissance dissipée par effet Joule s'écrit indifféremment : \[ P = UI = RI^2 = \dfrac{U^2}{R} \] et l'énergie dissipée sur une durée \(\Delta t\) : \( W = P\,\Delta t = RI^2\,\Delta t \). Unités : \(P\) en watts (W), \(U\) en volts (V), \(I\) en ampères (A), \(R\) en ohms (\(\Omega\)).

Niveau CPGE : pour un récepteur non purement résistif (moteur, électrolyseur), de résistance interne \(r\) et de force contre-électromotrice \(e'\), le bilan de puissance s'écrit \( P_{\text{reçue}} = UI = e'I + rI^2 \) : seule la part \(rI^2\) est dissipée par effet Joule, le reste \(e'I\) est converti utilement (énergie mécanique, chimique...).

Piège classique : ne pas confondre la puissance électrique totale reçue \(P = UI\) avec la puissance dissipée par effet Joule — cette égalité n'est vraie que pour un résistor pur. L'effet Joule, lui, est toujours positif et irréversible, contrairement à \(UI\) qui peut changer de signe selon le sens de fonctionnement du dipôle (convention récepteur vs générateur).