L'électricité est l'ensemble des phénomènes physiques liés à la présence et au flux de charges électriques.
Cette forme d’énergie est produite par le mouvement ou le flux d'électrons. Les électrons sont de minuscules particules dans les atomes. Le mouvement des électrons provoque une charge électrique ou une tension qui libère de l'énergie.
Les électrons sont des particules subatomiques qui tournent autour du noyau d'un atome. Ils ont une charge négative et s'ils subissent une force d'attraction ou de répulsion, ils peuvent passer d'un atome à un autre d'un matériau conducteur. Produire de l'électricité signifie générer ce mouvement d'électrons.
Il existe deux types d’énergie électrique:
-
Électricité statique. L'électricité statique est un type d'électricité qui ne bouge pas.
-
Électricité dynamique. L'électricité dynamique est un flux d'électricité à travers un matériau conducteur.
Les sources d’énergie pour produire de l'électricité peuvent être d'origine renouvelable (solaire, éolienne, hydraulique, etc.) ou non renouvelable (énergie fossile ou nucléaire).
Électricité statique
L'électricité statique se produit dans les matériaux non conducteurs. Dans ces matériaux, la charge électrique induite reste au repos; il ne bouge pas car aucun courant ne peut circuler (il est dans un matériau non conducteur).
En raison d'une relation inégale entre les électrons et les protons, une tension électrique statique peut être générée entre les parties de ce corps isolant. Cela peut également se produire entre le corps et un autre élément avec une autre charge.
En électrostatique, il n'y a pas de magnétisme car aucun courant ne circule.
Cependant, les objets chargés exercent des charges. Les objets chargés de manière égale se repoussent, les objets chargés de manière inégale s'attirent. Un objet chargé statiquement peut avoir des influences sur un conducteur.
Exemples d'électricité statique
séparer le sel du poivre
Imaginez que vous renversez vos salières et poivrières. Comment sépareriez-vous les deux ingrédients ?
La réponse est l’énergie statique.
Pour le vérifier, vous n'avez besoin que d'une pincée de sel, d'une pincée de poivre, d'une cuillère en plastique et de vos vêtements. Mélangez les épices, chargez la cuillère en la frottant contre les vêtements (ou les cheveux) et rapprochez-la du mélange.
Le sel et le poivre seront tous deux attirés par la cuillère chargée d'électricité statique, mais seul le poivre sera suffisamment léger pour coller au couvercle en plastique.
La baguette magique
Un tuyau en PVC peut être transformé en baguette de Harry Potter avec un peu d'électricité statique.
Par exemple, vous pouvez l'utiliser pour déplacer une canette de soda vide: chargez simplement la baguette avec vos vêtements et approchez-la de la canette pour la faire rouler comme si elle fuyait Voldemort.
Vous pouvez même faire flotter des objets dans les airs, faites de même avec les déchets d'un mince sac en plastique.
Comment l'électricité statique est-elle produite?
L'électricité statique est un phénomène qui se produit dans les isolants. Lorsque deux matériaux isolants, comme un ballon en caoutchouc et un morceau de plastique, frottent ensemble, ils se chargent tous deux électriquement.
Alors que l'un perd des électrons, l'autre gagne des électrons. Pour cette raison, le ballon est capable de coller à un mur tandis que la pièce en plastique acquiert la capacité d'attirer de petits morceaux de papier.
La substance qui perd des électrons devient chargée positivement et la substance qui gagne des électrons devient chargée négativement. Ces charges sont stationnaires et restent à la surface du matériau.
Puisqu'il n'y a pas de flux d'électrons, on parle d'électricité statique.
Électricité dynamique
Lorsque des électrons sont libérés d'une substance et doivent s'écouler dans un matériau, cela produit de l'électricité dynamique. C'est le type d'électricité qui nous vient de la compagnie d'électricité.
Dans ce type d'électricité, les électrons traversent un circuit électrique constitué de matériaux conducteurs.
Le courant électrique est le flux d'électrons à travers un matériau. Le courant électrique peut être de deux types:
-
Courant continu (DC), lorsque les électrons circulent dans une seule direction. Par exemple, le courant produit par un panneau photovoltaïque.
-
Courant alternatif (AC), lorsque les électrons changent continuellement leur direction du positif au négatif. C'est le type d'électricité qui est fourni à nos maisons.
Son utilisation a été une étape importante dans l'histoire de l'électricité. L'énergie électrique est à l'origine de la deuxième révolution industrielle.
Champ électromagnétique
Le champ électromagnétique est le champ qui décrit l'interaction électromagnétique. Il se compose de la combinaison:
-
Un champ électrique produit par une charge électrique immobile.
-
Un champ magnétique produit par le mouvement de charges électriques, courant électrique.
Il est généré localement par toute distribution de charge électrique et de courant électrique qui varie dans le temps. Le champ électromagnétique se propage dans l'espace sous forme d'ondes électromagnétiques.
Un champ électrique peut créer un champ magnétique comme dans un électroaimant. Au contraire, un champ magnétique peut également provoquer un champ électrique, comme dans un générateur.
Le potentiel électrique en un point est le travail à effectuer par unité de charge pour déplacer ladite charge à l'intérieur d'un champ électrostatique du point de référence au point considéré.
Comment est produite l'électricité?
Les centrales thermiques sont des installations capables de convertir une source d’énergie en électricité.
Deux types de centrales se distinguent pour produire de l'électricité en fonction de la ressource énergétique utilisée:
Centrales électriques utilisant des énergies renouvelables
Ce type d'énergie est également appelé énergie verte car respectueuse de l'environnement. Les émissions de gaz à effet de serre sont très limitées et ne contribuent donc pas au réchauffement climatique de la planète.
L'électricité verte est un produit de consommation pour favoriser la production d'énergie propre et éviter l'effet de serre dû à la combustion de combustibles fossiles dans les centrales thermoélectriques et éliminer le risque radioactif dérivé des centrales nucléaires.
-
L’énergie hydraulique, qui tire parti de l'énergie potentielle de l'eau stockée à une certaine hauteur.
-
L'énergie solaire, qui peut être de deux types: l'énergie solaire thermique et l'énergie photovoltaïque. Les deux types utilisent le rayonnement solaire pour le convertir en énergie. Les panneaux photovoltaïques le transforment directement et les centrales solaires thermiques génèrent de la vapeur pour entraîner un alternateur.
-
L’énergie éolienne, qui tire parti de l’énergie cinétique du vent pour alimenter des éoliennes.
-
L'énergie de la biomasse est un type d'énergie renouvelable provenant de l'utilisation de matières organiques et industrielles formées dans un processus biologique ou mécanique. Généralement, cette matière organique est obtenue à partir des résidus des substances constituant les êtres vivants (plantes, êtres humains, animaux, entre autres), ou de leurs restes et résidus.
Centrales électriques utilisant des énergies non renouvelables
Ces types de centrales électriques sont communément appelées centrales thermiques car ils partent de l’énergie thermique pour produire de l’électricité.
Á cause que la plupart utilisent des combustibles fossiles sont considérées non renouvelables. Pourtant, il existe un type de centrale thermique renouvelable: celles qui utilisent l'énergie solaire thermique.
Les types de plantes d'origine non renouvelable sont:
-
Les centrales nucléaires, qui utilisent les réactions de fission nucléaire des atomes pour obtenir de l'énergie. L’énergie nucléaire ne génère pas de gaz à effet de serre, mais elle génère des déchets radioactifs.
-
Usines utilisant des combustibles fossiles (charbon, gaz ou pétrole). La source d'énergie des ressources fossiles provient de la matière organique décomposée il y a des millions d'années transformées en énergie fossile.