Résistances électriques pour le réchauffement de l'eau

Dans les installations hydrauliques, bien souvent, il est impossible d'utiliser les brûleurs ou les flammes pour permettre le réchauffement de l'eau véhiculée. Cette interdiction provient de raisons législatives mais, par-dessus tout, des normes qui visent à contrôler la santé et la sécurité de toutes les personnes qui habitent ou peuvent se trouver à proximité de ces installations.

Partant de ces considérations, la nécessité de réchauffer l'eau pour une utilisation civile ou domestique avec des méthodologies différentes apparaît évidente : en particulier, la plus répandue se base sur l'utilisation des dispositifs tels que les résistances électriques.

Les résistances électriques, également appelées résistors, sont des composants fondamentaux dans le monde de l'électronique et prennent le nom d'une grandeur importante de cette branche de la physique. En effet, on définit une résistance électrique «une grandeur physique scalaire mesurant la tendance d'un corps à s'opposer au passage du courant». Un certain nombre de concepts importants sont rapportés dans cette définition :

- Scalaire : c'est-à-dire, non vectoriels et non caractérisé par un sens ou une direction;

- Opposé : le passage d'un courant à l'intérieur d'un résistor déterminera une chute de tension;  

En effet, les règles principales qui régissent les résistances électriques sont les deux lois d'Ohm et l'effet Joule. En particulier, les deux premières déterminent les relations qui peuvent y avoir entre tension, résistance et courant, en plus de définir une méthodologie de calcul de la résistance elle-même, alors que le dernier effet est fondamental pour réchauffer l'eau à l'intérieur d'un circuit équipé de tels composants.

Même si l'argument est d'une certaine complexité il y a, à la base, le célèbre Premier Principe de la thermodynamique qui, rapporté au cas spécifique, indique que l'énergie électrique présente à l'intérieur d'un circuit ne se disperse pas durant le passage dans un résistor mais est transformée en une autre forme d'énergie, à savoir, la chaleur.

L'effet, dont le nom provient de celui du physicien qui fut le premier à le théoriser, est facilement explicable en disant que la chaleur, c'est-à-dire l'énergie thermique générée, est égale au produit entre le carré du courant et la valeur de la résistance. Cela a des implications :

1.    Si le courant traversant un circuit redouble, ou diminue de moitié, à résistance égale, l'énergie générée sera respectivement égale au quadruple ou au quart de celle obtenue avec la valeur initiale du courant;

2.    Une telle augmentation ou diminution, ne peut être obtenue par contre avec une augmentation de la résistance.
Cet effet est devenu toujours plus important dans le monde moderne avec l’expansion de l'énergie électrique et est à la base de nombreux électro-domestiques et dispositifs avec lesquels nous sommes en contact quotidiennement : il suffit de penser à n'importe quel séchoir à cheveux ou, se référant justement à l'eau, à n'importe quelle bouilloire électrique.

Le courant peut se présenter sous deux formes principales : alternatif et continu. Quelles sont les principales différences ?

- Le courant alternatif est caractérisé par une évolution sinusoïdale et présente des avantages à la fois d'accumulation et de production, permettant le transport sur de longues distances avec des bénéfices sur le plan économique.

- Le courant continu, par contre, est caractérisé par une évolution constante due au flux des charges électriques à l'intérieur du conducteur. Il peut être transporté sur de très longues distances par l'intermédiaire de câbles et c'est l'énergie fournie par les batteries. Cependant le problème principal est l'accumulation.

L'énergie électrique alternative est la typologie répandue, de nos jours, dans le monde entier grâce à son avantage économique et pratique : en Europe on utilise le courant alternatif triphasé avec une fréquence de 50 Hz. Les résistances pour l'eau sont également traversées par ce type de courant qui se trouve entravé non seulement par la résistance mais également par la réactance X, qui est une contribution issue de l'inductance I et de la capacité électrique C. Notamment, la formule de l'impédance Z est :

Z=R+jX

Où R est la résistance, X est la réactance et j indique la partie imaginaire de l'impédance.

Par conséquent, les calculs associés pour déduire l'intensité de courant et la chute de potentiel se révèlent plus compliqués entrant dans le monde des numéros complexes. La connaissance approfondie de ces grandeurs physiques représente une exigence fondamentale pour la réalisation de produits qualitativement aptes.

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