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Électricité
Courant électrique

Qu'est-ce que l'électricité?

L'électricité (ou énergie électrique) est l'ensemble des phénomènes causés par l'existence, l'interaction et le mouvement des charges électriques. C'est-à-dire tout ce qui provoque le déplacement de sous-particules chargées électriquement (électrons ou protons) à travers un conducteur.

Qu'est-ce que l'électricité?

L'électricité peut être analysée sous deux angles:

  • Donnez-vous une échelle macroscopique: ce qu'une personne peut observer.
  • À partir d'une échelle microscopique: pour pouvoir observer ce qui se passe à l'échelle microscopique, il est nécessaire d'utiliser des appareils spéciaux. L'ensemble des choses qui se produisent à l'échelle microscopique correspond à ce que nous pouvons voir à l'échelle macroscopique.

    Du point de vue macroscopique, avec le terme électricité, nous nous référons génériquement à tous les phénomènes physiques à grande échelle qui impliquent l'une des interactions fondamentales: la force électromagnétique. Surtout à l'énergie électrostatique.

    D'un point de vue microscopique, ces phénomènes électriques sont dus à l'interaction entre particules chargées à très petite échelle, à l'échelle moléculaire. Nous nous référons aux protons dans le noyau des atomes ou aux molécules et électrons ionisés. Les effets macroscopiques typiques de telles interactions sont les courants électriques et l'attraction ou la répulsion des corps ou des charges électriques.

    Pourquoi l'électricité est-elle importante?

    L'électricité est responsable du transport de l'énergie du point où l'énergie est produite au point où elle est utilisée. Grâce à l'électricité, nous avons l'électricité et la plupart des appareils dans nos maisons peuvent fonctionner. De même, il est utilisé dans de multiples applications industrielles.

    Cette capacité de transport d'énergie est devenue le moyen de transport d'énergie le plus répandu dans les réseaux électriques. C'est l'un des moyens de transport les plus répandus pour l'information dans les télécommunications (communications électriques).

    Comment l'électricité contribue-t-elle au changement climatique?

    L'électricité est la capacité de transporter de l'énergie. Selon cette définition, ils n'ont aucune influence sur le changement climatique. Cependant, cela peut aider à renforcer les technologies qui influencent le changement climatique.

    Si cette forme de transport d'énergie n'existait pas, pour chauffer nos maisons ou avoir de l'électricité, nous aurions besoin de brûler du charbon, du pétrole ou du gaz. Comme nous le savons, la combustion de combustibles fossiles génère des gaz à effet de serre nocifs pour l'environnement.

    D'autre part, l'électricité nous permet de fournir l'énergie électrique générée dans les centrales à énergies renouvelables à nos maisons ou dans les applications industrielles qui sont nécessaires. Ces sources d'énergie renouvelables peuvent être l'énergie solaire photovoltaïque, les éoliennes, l'énergie hydraulique, etc.

    Quels sont les types d'électricité?

    Il existe deux types d'électricité:

    • Électricité statique. Ce type est produit en frottant deux ou plusieurs objets et en faisant des frottements
    • L'électricité dynamique, qui est le flux de charge électrique à travers un champ électrique.

    Électricité statique

    L'électricité statique est produite par l'accumulation de charges électriques à la surface d'un matériau. Elle est généralement causée par le frottement de matériaux. Le résultat d'une accumulation d'électricité statique est que les objets peuvent être attirés les uns vers les autres ou même faire sauter une étincelle de l'un à l'autre.

    Un exemple d'électricité statique est le résultat du frottement d'un ballon avec de la laine. Après l'avoir frotté, il reste légèrement collé à la main. La raison en est que les électrons de la laine sont transférés au ballon. Les électrons ont une charge négative, de sorte que le ballon acquiert une charge négative supérieure à la charge de la main. À ce moment, nous pouvons dire que le ballon est chargé statiquement. La différence de charges génère une attraction entre le ballon et la main.

    Électricité dynamique

    Le courant électrique est le taux de circulation des électrons. Le courant électrique est produit par des électrons en mouvement. L'intensité du courant électrique est mesurée en ampères. Contrairement à l'électricité statique, l'électricité dynamique doit traverser un conducteur. Le courant avec l'électricité est le même que le courant quand on pense à une rivière.

    Avec l'électricité, le courant est une mesure de la quantité d'énergie transférée sur une période de temps. Cette énergie est appelée le flux d'électrons. L'un des résultats du courant est l'échauffement du conducteur. Lorsqu'un poêle électrique se réchauffe, cela est dû au flux de courant.

    Qu'est-ce qu'une charge électrique?

    La charge électrique est la propriété physique de la matière qui lui fait subir une force lorsqu'elle est placée dans un champ électromagnétique. Il existe deux types de charges électriques:

    • Charge électrique positive, normalement transportée par des protons.
    • Charge électrique négative, normalement portée par les électrons.

    Des charges similaires se repoussent et des charges différentes s'attirent. Un objet sans charge nette est appelé neutre.

    La charge électrique est une propriété fondamentale associée aux particules subatomiques. Cette propriété suit la loi de conservation de l'énergie et détermine son comportement face aux interactions électromagnétiques.

    Un objet équipé d'une charge électrique exerce une force à une certaine distance sur un autre objet qui a une charge électrique. Ce concept peut être comparé à la gravité, ce qui fait qu'un objet en attire un autre. Cependant, la gravité et les charges électriques ont deux différences importantes:

    • Les charges du signe opposé s'attirent tandis que les charges du même signe se repoussent. La gravité est toujours attirante, jamais répugnante.
    • La force de gravité est directement liée à la masse des objets en question, tandis que la charge électrique et la masse ne sont pas liées lorsque les objets sont immobiles.

    Le montant total des charges électriques reste pratiquement constant dans le monde. Étant donné que les deux types de charge ont des effets opposés, le résultat normal général est la neutralité électrique ou l'absence apparente de charge. Par conséquent, afin d'observer les effets du chargement sur des quantités assez importantes de matériau, il sera nécessaire de perturber l'équilibre normal et de produire un chargement excessif sur l'objet de la manière souhaitée.

    Charge électrique sur la matière 

    De nombreuses substances solides ont une structure cristalline, c'est-à-dire que leurs atomes sont disposés dans une grille tridimensionnelle régulière. Cependant, dans certaines substances, les électrons entourant ces noyaux ne sont pas étroitement liés.

    Dans certaines conditions, il est possible d'ajouter ou de retirer un bon nombre d'électrons sans perturber gravement la structure cristalline. En d'autres termes, les noyaux atomiques ont tendance à rester fixes, mais les électrons peuvent souvent se déplacer. Pour donner une charge négative, seuls les électrons en excès doivent être ajoutés. Cependant, en ce qui concerne les charges positives et négatives, il faut se rappeler que le plus et le moins sont des signes indicatifs d'un état électrique, et non des indicateurs d'opérations mathématiques, comme en arithmétique ou en algèbre. Lorsque nous voyons un signe négatif appliqué à une charge, nous devons nous rappeler qu'il indique seulement un excès d'électrons et n'a rien à voir avec la soustraction.

    D'un point de vue électrique, il est possible de classer grossièrement toutes les substances qui composent la matière en deux grands groupes. Les types de substances qui contiennent une quantité relativement importante d'électrons libres, qui peuvent se déplacer d'un atome à un autre, sont appelés conducteurs électriques. Les substances dans lesquelles les électrons ne sont pas libres de se déplacer sous une contrainte modérée sont appelées isolants électriques.

    La plupart des métaux sont des conducteurs d'électricité, bien que différemment des conducteurs utilisés par le secteur chimique, tels que les solutions aqueuses d'acides, de bases ou de sels. D'un autre côté, la plupart des substances non métalliques sont électriquement isolantes. Il n'y a pas de conducteur parfait ni d'isolant parfait, mais dans la pratique, un certain nombre de substances remplissent très bien cette fonction. Par exemple, l'argent, le cuivre, l'aluminium et même l'acier conviennent souvent comme conducteurs, tandis que le verre, la porcelaine, la plupart des plastiques, l'air sec et le bois sont de bons isolants. Au cours des dernières décennies, l'étude de la matière a conduit à la création de matériaux qui, dans des conditions extrêmes, parviennent à être supraconducteurs.

    Qu'est-ce que le champ électrique?

    L'espace autour d'un électron ou de tout autre objet qui a une charge électrique semble être dans un état de tension. Cet état est appelé champ électrique. C'est ce qui interfère avec les champs électriques d'autres objets chargés électriquement et provoque les forces mutuelles typiques de ces objets.

    Si les électrons se déplacent, là où ils passent, un autre champ sera généré. Ce nouveau champ est appelé champ magnétique. L'intensité de ce champ est directement proportionnelle à la fois au nombre d'électrons en mouvement et à la vitesse à laquelle ils se déplacent, c'est-à-dire au courant électrique. Cette intensité est l'intensité actuelle et est mesurée en ampères.

    Par conséquent, si un courant passe à travers un ensemble de bobines de fil de cuivre convenablement disposé, cette bobine de fil se comportera comme un aimant en acier. Ce nouvel aimant pourra attirer ou repousser d'autres bobines de fil similaires. L'enroulement d'une telle bobine sur un cadre en fer renforcera le champ magnétique produit. Avec tout cela, la combinaison de plusieurs bobines de fil autour d'un noyau de fer, libre de tourner, peut obtenir des forces mécaniques importantes.

    Cet appareil est appelé moteur électrique. Aujourd'hui, les moteurs électriques font fonctionner toutes sortes de machines, des exercices délicats du dentiste aux gigantesques machines des usines modernes. Il peut y avoir de nombreux moteurs électriques dans une maison moderne, de la chaudière au mazout au réfrigérateur, etc.

    Comment l'électricité est-elle transmise?

    L'électricité peut être transmise par deux types de courant électrique:

    • Courant alternatif. En courant alternatif, les électrons vibrent, mais ne bougent pas.
    • Courant continu. En courant continu, les électrons se déplacent à travers le conducteur.

    Dans un circuit à courant continu, les électrons se déplacent toujours dans la même direction. Un exemple de ce circuit est donné par tout circuit alimenté par batterie, par exemple, un flash en magnésium ou un système électrique dans les automobiles. Parfois, cependant, le courant ne reste pas constant.

    Parfois, de nombreux circuits électriques sont utilisés dans lesquels le courant inverse régulièrement le sens de son écoulement dans le circuit. Dans ce cas, un circuit à courant alternatif est obtenu.

    Les circuits électriques les plus courants et les plus utilisés sont le courant alternatif. Dans un circuit à courant alternatif, la fréquence, l'intensité du courant et la tension du circuit doivent être spécifiées. La fréquence mesure la moitié du nombre de fois où le courant change de direction en une seconde.

    Qu'est-ce que la réactance?

    Dans les circuits à courant alternatif, le courant et la tension changent. Dans ces cas, il est nécessaire de considérer l'effet de la réactance. Comme déjà mentionné, le courant génère toujours un champ magnétique. Lorsque le courant change, le champ magnétique provoqué par celui-ci change également, ce qui provoque une contre-force électromotrice. Par conséquent, dans un circuit à courant alternatif, la tension appliquée doit surmonter l'opposition du champ magnétique variable, en plus de la résistance commune du circuit.

    L'opposition rencontrée par le courant alternatif est appelée réactance inductive. La réactance inductive est due à la modification de son champ magnétique. Les électrons se repoussent toujours, suivant l'action réciproque de leurs champs électriques. Par conséquent, un électron se déplaçant dans un conducteur peut forcer ceux d'un autre à se déplacer. C'est le cas même si les deux conducteurs sont isolés l'un de l'autre.

    Par conséquent, il peut arriver qu'un courant alternatif puisse circuler même à travers un isolant parfait, alors qu'un continuum ne le peut pas. Bien sûr, aucun électron ne se déplace réellement à travers l'isolateur, mais ce sont leurs champs électriques en interaction qui provoquent les déplacements susmentionnés. Cet effet intéressant est exploité dans des dispositifs appelés condensateurs, il est souvent utilisé pour les circuits à courant alternatif. Par conséquent, un courant alternatif peut apparemment traverser un condensateur, mais non sans rencontrer une certaine opposition.

    L'opposition à la circulation du courant alternatif due à l'action du condensateur est appelée réactance capacitive. La réactance inductive, la réactance capacitive et la résistance d'un circuit sont appelées, dans leur ensemble, l'impédance d'un circuit. En contrôlant la quantité de réactance inductive et capacitive dans un circuit, certains effets intéressants peuvent être observés. L'un des effets les plus importants est la résonance. Grâce à cet effet, le circuit peut être amené à résonner, c'est-à-dire traversé par un courant alternatif d'une fréquence particulière, ignorant totalement celles des autres fréquences qui peuvent également être présentes. C'est grâce à l'utilisation de la résonance que vous pouvez régler la radio ou la télévision sur une station de diffusion particulière, à l'exclusion des autres.

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    Dernier examen: 19 mai 2019