Cohérence de l'unité joule

[invitee9563338]

Bonjour,

Un joule est une unité qui se défini comme étant le travail d'une force de 1N sur un déplacement de 1 mètre dans le sens de la force, c'est à dire également le produit scalaire de cette force par le déplacement.

Au passage, cette définition du travail me pose déjà question, comment le produit scalaire peut-il être représentatif de cette réalité ?..Mais c'est éventuellement un autre sujet.

La question du topic est qu'est ce qui fait que cette définition est cohérente avec la seconde définition ci-dessous ?

un joule est le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant de un ampère à travers une résistance de un ohm pendant une seconde.

Où est le lien ?
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[invite9e0be6e7]

Où est le lien ?

je crois qu'il y avait eu une discussion sur ce forum sur le sujet, qu'est ce que l'énergie, en gros.
d'après wiki

C'est une grandeur physique qui caractérise l'état d'un système et qui est d'une manière globale conservée au cours des transformations.

ensuite, la première définition que tu as énoncé et la deuxième il n'y a pas vraiment de rapport, c'est juste des manières de définir l'énergie soit d'un point de vue mécanique ou d'un point de vue électrique je pense.
le lien entre ces deux définitions, c'est que par exemple avec un moteur électrique, en supposant qu'il a un rendement de 100%, si tu mets un Joule d'énergie électrique tu obtiendras un Joule d'énergie mécanique.

[invite6dffde4c]

comment le produit scalaire peut-il être représentatif de cette réalité ?

Bonjour.
Peut-être que vous verrez mieux le produit scalaire si vous constatez que le produit scalaire de deux vecteurs est égal au module d'un d'eux multiplié par la projection du second dans la direction du premier (|A||B|cosθ).
Soit: le travail d'une force est le produit de la composante de la force dans la direction du déplacement par le déplacement.
Le produit scalaire (ou le produit vectoriel) ne sont pas que des formules. Ils ont des sens physiques.
Au revoir.

[invitee9563338]

Tout d'abord merci pour les réponses.

ensuite, la première définition que tu as énoncé et la deuxième il n'y a pas vraiment de rapport, c'est juste des manières de définir l'énergie soit d'un point de vue mécanique ou d'un point de vue électrique je pense.

Il s'agit bien entendu de définitions, et par conséquent elles ont été posées un moment donné de façon arbitraire pour permettre les mesures et obtenir des résultats de calculs interprétables.
Mais l'une des 2 à nécessairement précédée l'autre, de ce fait comment affichent-elles une telle cohérence entre elles :
- 1 Newton pour 1 mètre
- 1 ampère, 1 Ohm, 1 seconde
y a-t-il un lien entre Newton, Ohm, Ampère, Seconde ou Mètre ?

Peut-être que vous verrez mieux le produit scalaire si vous constatez que le produit scalaire de deux vecteurs est égal au module d'un d'eux multiplié par la projection du second dans la direction du premier (|A||B|cosθ).
Soit: le travail d'une force est le produit de la composante de la force dans la direction du déplacement par le déplacement.
Le produit scalaire (ou le produit vectoriel) ne sont pas que des formules. Ils ont des sens physiques.
Au revoir.

Oui je connais cette définition, et elle me paraît sensée, à partir du moment où on la considère comme une convention, une représentation des observations, et qui trouve une justification puisqu'elle permet de prédire avec justesse le résultats d'expériences.

Mais un joule est une mesure de l'énergie, peu importe son origine elle représente la même chose (la même quantité). Imaginons que la seconde définition découle de la première dans le cas d'un moteur électrique à rendement de 100%, comment arrivons-nous à une nouvelle définition si élémentaire (1 Ohm, 1 Ampère, 1 Seconde) ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Mais un joule est une mesure de l'énergie, peu importe son origine elle représente la même chose (la même quantité). Imaginons que la seconde définition découle de la première dans le cas d'un moteur électrique à rendement de 100%, comment arrivons-nous à une nouvelle définition si élémentaire (1 Ohm, 1 Ampère, 1 Seconde) ?

Bonjour.
Le joule "mécanique" et le joule "électrique" sont identiques. Mais ce n'est pas une coïncidence. L'ampère est défini comme le courant qui crée une certaine force dans un champ magnétique donné. Ce qui est équivalent à le définir à partir de la puissance dissipée dans une résistance donnée. Donc, on peut dire que, indirectement, l'ampère et le volt sont définis à partir du joule mécanique.
Au revoir.

[invitee9563338]

Quelques définitions :
Ohm :
Résistance entre 2 points d'un conducteur dont l'écart de potentiel est de 1 Volt, produisant alors 1 Ampère.

Ampère (alors là franchement, je ne la croyais pas aussi compliquée, si quelqu'un sait d'où elle sort, d'autant qu'elle est inexpérimentable...) :
Intensité d'un courant constant maintenu dans 2 conducteurs de longueur infinie et de section négligeable, parallèles et distants de 1 mètre et le tout dans le vide. Entre les 2 conducteurs est alors produit une force de 2*10^-7 Newton.

Volt :
Différence de potentiel entre 2 points d'un conducteur parcouru par un courant de 1 Ampère, lorsque la puissance dissipée entre ces points est de 1 Watt.

Watt :
1 joule par Seconde

Joule :
Travail de 1 Newton sur 1 mètre.

Du coup je pense que le lien se fait (aussi ou plutôt) via la définition du Volt qui fait intervenir la puissance. Mais cela reste encore très flou, si quelqu'un à un complément de raisonnement.

Et que signifie exactement :

le travail fourni par un circuit électrique pour faire circuler un courant de un ampère

Concrètement comment fait-on pour mesurer ce travail, ou comment le déduire indirectement à partir d'une autre mesure ?

Merci d'avance pour vos lumières !

[invite251213]

je pense que le lien se fait (aussi ou plutôt) via la définition du Volt qui fait intervenir la puissance. Mais cela reste encore très flou, si quelqu'un à un complément de raisonnement.

En fait , la tension entre deux points A et B d'un circuit , c'est par définition le travail qu'il faut pour déplacer une charge d'un point A d'un circuit vers un point B , divisé par la valeur de cette charge .
Son unité , le volt vaut , 1 joule / 1 coulomb .

Vu que la tension U aux borne d'une résistance Vaut R * I (avec R la résistance et I le courant , Un volt vaut aussi un ampère multiplié par un ohm .

Pour le courant entre A et B , il est définit comme étant la quantité de charges qui passent de A à B en un temps T .
L'unité est donc le coulomb par seconde .

En multipliant donc un volt par un ampère par une seconde , on a
( 1 Joule / 1 Coulomb ) * ( 1 Coulomb / 1 seconde ) * 1 seconde = joule .

[invite251213]

Pour préciser le message du dessus , Il faut savoir que une charge [Q] placée dans un circuit électrique est plongée dans un champ électrique [E] , crée par le générateur .

Ce champ électrique va créer une force qui agira sur les particules chargée du circuit .
Cette force [F] vaut . L'unité du champ électrique est donc le newton par coulomb .

La tension entre deux points A et B d'un circuit est
(d'où la définition donnée au message au dessus)

remplace E par F/Q et tu verras le produit scalaire de la force et du déplacement dl , c'est à dire un travail en newton * mètre .

Soit , une unité égale à du newton par coulomb , multiplié par des mètres , donc du joule par coulomb .

[invitee9563338]

Son unité , le volt vaut , 1 joule / 1 coulomb .

Ca veut dire qu'il faut exercer une force de 1 Newton sur 1 mètre pour un 1 Coulomb. Comment en est-on arrivé à cette 'observation'/'Conclusion' ?

Pour le courant entre A et B , il est définit comme étant la quantité de charges qui passent de A à B en un temps T .
L'unité est donc le coulomb par seconde .

Le Coulomb est dérivé de l'Ampère, du coup ne vaut-il pas mieux ne pas rajouter cet intermédiaire ?

Je commence à entrevoir les ponts possibles, mais l'idéal serait d'avoir la genèse de ces formules : laquelle en premier ? à partir de quelles observations, quelles vérifications ? laquelle en second, à partir de quelles observations, comment est-on retombé sur une définition de l'énergie ? Quels liens entre les unités, etc... ?

[invite251213]

Ca veut dire qu'il faut exercer une force de 1 Newton sur 1 mètre pour un 1 Coulomb. Comment en est-on arrivé à cette 'observation'/'Conclusion' ? [...]Je commence à entrevoir les ponts possibles, mais l'idéal serait d'avoir la genèse de ces formules : laquelle en premier ? à partir de quelles observations, quelles vérifications ? laquelle en second, à partir de quelles observations, comment est-on retombé sur une définition de l'énergie ? Quels liens entre les unités, etc... ?

Je crois que tout cela est dérivé de la loi de coulomb (établie de façon expérimentale) .

Il y a pas mal de chose et résumer tout en un seul message serait difficile .
Il faut que tu te renseignes sur les concepts de charge électrique , courant électrique , champ électrique , potentiel électrique , énergie potentielle électrostatique et la loi de coulomb.

Le seul lien que j'ai à te filer c'est ca : http://www.sciences.ch/htmlfr/electr...ectrique01.php
et ca http://www.uel.education.fr/consulta...stat/index.htm

Le Coulomb est dérivé de l'ampère, du coup ne vaut-il pas mieux ne pas rajouter cet intermédiaire ?

Non . Physiquement , c'est l'ampère qui dérive du coulomb .
Le coulomb n'est pas un simple intermédiaire , vu que la charge électrique est justement à la base de toute l'électrostatique .

[invitee9563338]

Le seul lien que j'ai à te filer c'est ca : http://www.sciences.ch/htmlfr/electr...ectrique01.php
et ca http://www.uel.education.fr/consulta...stat/index.htm

Ok je vais regarder les liens, merci. On trouve assez facilement les formules et la théorie sur le net, mais dès qu'on cherche un peu d'historique ou les méthodes empiriques c'est plus compliqué, pourtant il me semble que c'est ce qui permet de comprendre sans s'en tenir au par coeur, non ?
Dans ce cas, je pense que ça vaut le coup de regarder aussi du coté des premiers outils de mesure comme les galvanomètres, puisqu'il faut obligatoirement passer d'un courant à une force mécanique qu'on est capable d'étalonner. Reste à trouver le mode de fonctionnement et non pas juste la façon de le brancher...

[b@z66]

Ca veut dire qu'il faut exercer une force de 1 Newton sur 1 mètre pour un 1 Coulomb. Comment en est-on arrivé à cette 'observation'/'Conclusion' ?

Ce n'est pas une observation, ni une "conclusion"... il s'agit juste d'une définition, celle du volt. Une différence de potentielle(ddp en volt) est le travail entre deux points(donc le volt dérive du joule) de la force électrique sur une charge d'1 coulomb que l'on placerait dans un espace où règne un champs électrique. Cette ddp ne dépend donc que de la présence du champ électrique dans l'espace et non pas de la présence de charge électrique(puisque l'on définit la ddp dans le cas où l'on placerait(conditionnel) de facto une charge d'1C dans cet espace).

A partir de là: dans un espace où entre 2 points distants d'1 mètre règne un champ électrique d'1V.m^-1, il y a une ddp de

ddp=W=F.d=q.E.d=1 J = 1 Volt

puisque E=1 V.m^-1
d= 1 m
et q=1 (puisque l'on se place dans le cas où l'on placerait une charge d'1 coulomb dans ce champ électrique afin de faire correspondre le résultat en joule et celui en volt).