L'électricité est l'ensemble des phénomènes physiques liés à la présence et au flux de charges électriques.
Le mouvement ou le flux d'électrons produit cette forme d'énergie. Les électrons sont de minuscules particules dans les atomes. Leur mouvement génère une charge électrique, ou tension, qui libère de l'énergie.
Les électrons sont des particules subatomiques en orbite autour du noyau d'un atome. Ils possèdent une charge négative et, sous l'effet d'une force attractive ou répulsive, peuvent se déplacer d'un atome à un autre dans un matériau conducteur. Produire de l'électricité revient à générer ce mouvement d'électrons.
Il existe deux principaux types d’électricité :
- Électricité statique – Charge électrique au repos ; elle ne circule pas.
- Électricité dynamique : Flux de charges électriques à travers un matériau conducteur tel qu'un fil de cuivre ; implique un courant continu .
Les centrales électriques sont des installations capables de produire de l'électricité. Ces centrales peuvent utiliser des sources d'énergie renouvelables, telles que le solaire, l'éolien, l'hydroélectricité, ou des sources d'énergie non renouvelables (fossiles ou nucléaires ).
L'électricité statique
L'électricité statique désigne l'accumulation de charges électriques à la surface d'un matériau, généralement un isolant, une substance qui empêche la libre circulation du courant électrique. Dans cet état, la charge électrique reste stationnaire, car le matériau ne possède pas les électrons libres nécessaires à un courant continu.
Ce phénomène se produit en raison d'un déséquilibre entre les charges positives (protons) et négatives (électrons) au sein ou entre des objets. Lorsque ce déséquilibre se produit, un potentiel électrique statique (tension) peut être généré entre différentes parties d'un même matériau ou entre deux objets distincts.
Un objet chargé statiquement peut être chargé positivement (après avoir perdu des électrons) ou négativement (après en avoir gagné), mais il ne peut être neutre lorsqu'il est chargé. Ces charges stationnaires exercent des forces électrostatiques :
- Les charges semblables se repoussent
- Les charges opposées s'attirent
Comme il n’y a pas de flux continu d’électrons, l’électricité statique ne produit pas de magnétisme, contrairement à l’électricité dynamique (basée sur le courant).
Un objet chargé statiquement peut toujours influencer les conducteurs proches par induction électrostatique, dans laquelle il redistribue les charges dans le matériau conducteur proche sans contact direct.
La nature tend à rétablir l'équilibre par une décharge d'électricité statique : un mouvement soudain ou progressif des charges qui neutralise le déséquilibre. Par exemple, lorsque vous touchez un objet chargé statiquement, vous pouvez ressentir une légère décharge électrique causée par un transfert rapide d'électrons. Le crépitement que vous entendez est dû à l'échauffement et à la dilatation rapides de l'air, lorsque l'énergie électrique est libérée sous forme d'étincelle.
Comment l’électricité statique est-elle produite ?
L'électricité statique est généralement générée par le frottement entre deux matériaux isolants, comme un ballon en caoutchouc et une surface en plastique. Ce frottement provoque le transfert d'électrons d'un objet à l'autre, créant un déséquilibre de charge (Classe de physique).
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Le matériau qui perd des électrons devient chargé positivement.
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Le matériau qui gagne des électrons devient chargé négativement.
Ces charges restent à la surface des matériaux car les isolants entravent la libre circulation des électrons. Ceci explique pourquoi un ballon chargé peut se coller à un mur ou attirer de petits morceaux de papier : la force électrostatique agit à distance.
Étant donné que les charges ne circulent pas, mais restent statiques, ce phénomène est appelé électricité statique, ce qui le distingue clairement de l'électricité dynamique, où le courant électrique circule dans des circuits conducteurs.
L'électricité dynamique
L'électricité dynamique désigne le flux continu de charges électriques, généralement des électrons, à travers un matériau conducteur. En termes simples, c'est ce que l'on appelle communément le courant électrique. Ce type d'électricité alimente les foyers, les industries et la quasi-totalité des systèmes électroniques modernes.
Lorsque des électrons sont libérés ou propulsés par une source et circulent dans un conducteur, de l'électricité dynamique est produite. C'est cette forme d'électricité que les compagnies d'électricité acheminent vers les foyers et les entreprises par les lignes de transport.
En électricité dynamique, les électrons se déplacent dans un circuit électrique composé de matériaux facilitant le passage des charges électriques, comme des fils de cuivre ou d'aluminium. Ce flux d'électrons est appelé courant électrique et existe sous deux formes principales :
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Courant continu (CC) : Dans ce type de courant, les électrons circulent dans une direction constante. Un exemple courant est l'électricité produite par un panneau solaire ou une batterie.
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Courant alternatif (CA) : Dans ce courant, les électrons changent périodiquement de direction, alternant entre positif et négatif. Le CA est la forme standard d'électricité utilisée dans les foyers et les réseaux électriques du monde entier.
L'électricité dynamique est essentielle à la vie moderne. Elle alimente l'éclairage, les appareils électroménagers, les systèmes de communication, les transports et pratiquement tous les appareils numériques que nous utilisons aujourd'hui.