Les travaux de Lindsay -
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Les travaux de Lindsay

La lumière par incandescence avec les travaux de Lindsay

L’éclairage est certainement une des applications les plus séduisantes de l’électricité. C’est une des inventions que le public attend avec le plus d’impatience. Cette question a fait de grand pas au siècle des inventeurs. Deux systèmes pouvaient être employés pour produire la lumière électrique:

  • L’arc voltaïque
  • L’incandescence

L’arc voltaïque est le plus ancien. C’est en 1808 que H.Davy fit pour la première fois l’expérience de l’arc électrique. Néanmoins, l’incandescence se prête beaucoup mieux à la division de la lumière ainsi qu’à l’éclairage domestique.

Qu’est ce que le principe de l’incandescence?

Lorsqu’on fait passer un courant dans un conducteur de petit diamètre, on peut constater facilement qu’il s’échauffe. La quantité de chaleur dégagée est du reste très variable; si le conducteur est assez résistant et parcouru par un courant suffisamment intense, il peut atteindre une température élevée et devenir lumineux. Tel est le principe des lampes à incandescence: elles se composent donc essentiellement d’un conducteur porté au rouge blanc par le passage d’un courant.

  • Quelles sont les conditions qui peuvent favoriser l’élévation de température?

La loi de Joule indique que la quantité de chaleur dégagée pendant un temps t dans un conducteur de résistance R est proportionnelle à ce temps, à la résistance du conducteur et au carré de l’intensité du courant. On peut donc mesurer la quantité de chaleur dégagée dans le conducteur en un certain temps en multipliant la différence de potentiel à ses deux extrémités, exprimée en volt, par le nombre de coulombs dépensé dans ce temps. Le résultat sera exprimé en unités spéciales, qu’on nomme volt-colombs ou joules. La chaleur dégagée correspond évidemment à la dépense d’une quantité égale de travail ou d’énergie électrique. Ce n’est que l’une des transformations nombreuses que peut subir cette énergie. La joule est donc l’unité de travail électrique. Il est évident que l’on obtiendra, toutes choses égales d’ailleurs, une élévation de température et par suite un pouvoir éclairant d’autant plus considérables que le nombre de joules fournis dans un temps donné. Le nombre de coulombs qui traverse le conducteur en une seconde est par définition égal à l’intensité I en ampères. On appelle donc puissance d’une lampe le produit de la différence de potentiel en volts aux deux extrémités du conducteur par l’intensité du courant en ampères. Cette puissance est donc exprimée en volt-ampères ou en watts. On constate qu’il y a entre le watt et le joule la même relation qu’entre l’ampère et le coulomb.

Rendement optique des lampes à incandescence

On appelle rendement optique le rapport entre la quantité d’énergie transformée en radiations lumineuses et la quantité totale dépensée dans la lampe. Ce rendement varie évidemment avec la nature et la préparation du filament: il est du reste toujours très faible et compris entre 4 et 6 pour 100. Malgré sa faible valeur, il est encore plus grand que celui des autres sources artificielles: ainsi le rendement d’une flamme de gaz est de 4 pour 100, celui d’une lampe à huile 3 pour 100. L’arc voltaïque est la source qui donne le rendement le plus élevé, il est égal à 10 pour 100.

En 2014, les lampes à incandescence sont passées en désuétude. Elles sont néanmoins les précurseurs des ampoules halogènes.

« C’est ainsi que naissent les grandes inventions: par le contact inopiné de deux produits posés par hasard, l’un à côté de l’autre, sur une paillasse de laboratoire ». J.Echenoz

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