L'électricité dynamique est la branche de l'électricité qui étudie le mouvement des charges électriques à travers un conducteur, ce que nous appelons communément le courant électrique. Contrairement à l’électricité statique, où les charges ne bougent pas, dans l’électricité dynamique, les charges sont en mouvement constant, générant un courant qui peut être utilisé pour faire fonctionner tous types d’appareils.
Nous allons explorer ce sujet à travers 10 exemples quotidiens qui montrent comment l'électricité dynamique fonctionne dans nos vies.
1. Un téléphone portable en charge
L’un des exemples les plus courants d’électricité dynamique que nous voyons lorsque nous chargeons nos téléphones portables. En connectant le câble de charge au courant électrique de la maison et à l'appareil, les charges électriques commencent à se déplacer à travers le câble. Le chargeur convertit le courant alternatif sortant de la prise en courant continu, ce dont le téléphone a besoin pour charger sa batterie.
Le courant dynamique circule de la fiche au téléphone via le câble et, à mesure que les charges électriques se déplacent, elles transfèrent de l'énergie à l'appareil, la stockant sous forme d'énergie chimique dans la batterie. Sans ce mouvement de charges, le téléphone ne pourrait pas se recharger.
2. Allumez une ampoule
Un autre exemple classique est celui où nous allumons une ampoule à incandescence conventionnelle.
En appuyant sur l'interrupteur, nous fermons un circuit électrique qui permet aux électrons de circuler de la source d'énergie (qui peut être le réseau électrique de la maison) vers l'ampoule. Le courant électrique circulant à travers le filament de l’ampoule génère de la chaleur en raison de la résistance du matériau, ce qui fait que le filament devient si chaud qu’il émet de la lumière.
Dans ce cas, nous convertissons l’énergie électrique en énergie lumineuse et thermique, tout cela grâce au mouvement des charges électriques.
Il existe de nombreux autres types d’ampoules, comme les ampoules LED, qui fonctionnent de différentes manières. Cependant, tous doivent être alimentés par un courant électrique et constituent de bons exemples d’électricité dynamique.
3. Un ventilateur en marche
Le ventilateur est un autre excellent exemple d’électricité dynamique. Lorsque nous l'allumons, le courant électrique circule de la prise, à travers le câble, et atteint le moteur du ventilateur. Le moteur convertit l’énergie électrique en énergie mécanique, ce qui entraîne la rotation des pales du ventilateur.
Le processus est simple : des charges électriques se déplacent dans le moteur, provoquant la rotation d’un électro-aimant à l’intérieur. Ce mouvement génère un champ magnétique qui pousse les pales du ventilateur, générant ainsi du vent qui refroidit la pièce. Tout cela se produit grâce à l’électricité dynamique.
4. Une voiture électrique en mouvement
Les voitures électriques sont un excellent exemple d’électricité dynamique appliquée à la mobilité. Au lieu de recourir à un moteur à combustion, ces véhicules utilisent des batteries pour stocker l’énergie électrique. Lorsque le conducteur accélère, la batterie convertit l’énergie chimique stockée dans ses cellules et libère de l’électricité, qui alimente un moteur électrique.
Ce moteur convertit le courant électrique en énergie mécanique, qui entraîne les roues de la voiture. Dans ce cas, l’électricité dynamique est la clé du fonctionnement du véhicule, qui convertit également en mouvement l’énergie chimique stockée dans la batterie.
L’utilisation de chargeurs électriques pour charger les batteries est également un exemple d’électricité dynamique. Dans ce cas, l’énergie électrique est utilisée pour la convertir en énergie chimique pouvant être stockée dans des batteries.
5. Un train à grande vitesse (train électrique)
Ces trains fonctionnent grâce à un système de courant électrique qui circule à travers des câbles aériens ou à travers un troisième rail. Le courant électrique est transféré au train, où il alimente des moteurs électriques qui convertissent cette énergie en mouvement.
Un aspect intéressant de ces trains est que, grâce à l’électricité dynamique, ils sont capables d’atteindre des vitesses très élevées avec une efficacité énergétique surprenante. Le mouvement continu des électrons le long de ces systèmes de transmission permet au train de fonctionner.
6. Panneaux solaires photovoltaïques
L’énergie solaire est l’un des exemples les plus clairs de la manière dont nous pouvons exploiter une électricité dynamique à l’aide de sources d’énergie renouvelables. Les panneaux solaires sont constitués de cellules photovoltaïques, qui convertissent la lumière du soleil en électricité grâce à l' effet photovoltaïque, où les photons de la lumière du soleil frappent les électrons du matériau du panneau, leur donnant suffisamment d'énergie pour se déplacer et générer un courant électrique.
Cette électricité générée par les panneaux solaires est du courant continu (DC). Dans les installations domestiques, ce courant passe par un onduleur qui le convertit en courant alternatif (AC), qui est le type d'électricité que nous utilisons dans nos maisons.
De plus, dans les installations plus grandes, telles que les centrales solaires, l'électricité générée par des milliers de panneaux solaires est concentrée et envoyée au réseau électrique, d'où elle peut être distribuée aux foyers et aux entreprises via des lignes électriques à haute tension. Ainsi, l’énergie solaire peut être utilisée à grande échelle grâce à l’électricité dynamique.
10. Lignes électriques à haute tension
Ces énormes structures permettent de transporter l’électricité produite dans les centrales électriques (telles que les centrales hydroélectriques, nucléaires, thermiques ou solaires) sur de longues distances, jusqu’à atteindre les consommateurs finaux.
Le courant qui circule à travers les pylônes est du courant alternatif (AC) et possède une caractéristique très importante : il est transporté à haute tension pour réduire les pertes d'énergie en cours de route. Cela signifie que les charges électriques se déplacent à travers ces fils avec une grande différence de potentiel (tension) entre les extrémités, permettant à l'électricité de parcourir des centaines ou des milliers de kilomètres sans perdre trop d'énergie.
Une fois que l’électricité atteint les villes ou les zones industrielles, sa tension est réduite grâce à des transformateurs, ce qui rend son utilisation sûre dans les maisons et les entreprises.
Ainsi, les pylônes et transformateurs haute tension font partie d’un système de transport d’électricité massif qui dépend d’une électricité dynamique, permettant à l’énergie générée dans une usine très éloignée d’alimenter nos appareils quotidiens.
7. Un ordinateur portable en cours d'utilisation
Lorsque nous allumons un ordinateur portable, nous utilisons l’électricité dynamique de plusieurs manières. Le courant électrique circule de la batterie ou du chargeur vers différents composants de l'ordinateur portable, tels que le processeur, la RAM, l'écran et les périphériques de stockage.
Dans chacun de ces composants, l'électricité dynamique active le fonctionnement des circuits électroniques, permettant à l'ordinateur d'effectuer des calculs, de traiter des données, d'afficher des images à l'écran et d'effectuer de nombreuses autres tâches que nous tenons pour acquises.
8. Un drone qui vole
Le fonctionnement des drones repose également fortement sur l’électricité dynamique. Ces appareils sont équipés de moteurs électriques alimentés par des batteries. L'électricité circule des batteries vers les moteurs, faisant tourner les hélices.
Comme dans les autres moteurs électriques, les charges en mouvement génèrent un champ magnétique qui fait tourner les hélices. Grâce à ce mouvement continu des charges, le drone peut s'élever dans les airs et se déplacer dans différentes directions. L’électricité dynamique est responsable du fonctionnement de l’ensemble du système.
10. Une petite voiture télécommandée
Comme les voitures électriques, les petites voitures télécommandées fonctionnent à l’électricité dynamique. Lorsque nous allumons la télécommande et conduisons la voiture, le courant électrique circule des batteries vers le moteur qui entraîne les roues.
Ce petit moteur électrique convertit le courant en mouvement et grâce à cela, la petite voiture peut avancer, reculer et tourner. Bien qu'il s'agisse d'un jouet, il utilise le même principe de base de l'électricité dynamique que les vrais véhicules.
11. Un système de chauffage électrique
Dans les systèmes de chauffage électrique, l’électricité dynamique est transformée en chaleur. Lorsque nous allumons une cuisinière ou un radiateur électrique, le courant électrique circule à travers des résistances qui s'échauffent à cause du passage des électrons.
Cette chaleur générée par la résistance est dissipée dans l’environnement, chauffant ainsi la pièce. Ici, l'électricité dynamique est transformée en énergie thermique, et même si nous ne voyons pas le mouvement des électrons, la chaleur que nous ressentons est la preuve que le courant circule.
12. Une machine à laver qui fonctionne
Lorsque nous utilisons une machine à laver, l'électricité dynamique joue un rôle fondamental. Lorsque vous allumez l'appareil, le courant électrique circule dans son circuit interne et atteint un moteur électrique qui fait tourner le tambour là où se trouvent les vêtements.
Comme dans les autres exemples, l’électricité est convertie en mouvement mécanique. Dans ce cas, le courant électrique est transformé en énergie nécessaire pour faire tourner le tambour, tandis que d'autres éléments, comme la pompe à eau, dépendent également de l'électricité dynamique pour remplir leurs fonctions.