Nous expliquons ce qu’est l’électricité, son histoire et les types qui existent. Aussi, quelles sont ses caractéristiques, sa transmission et ses exemples.
Qu’est-ce que l’électricité ?
L’électricité est un ensemble de phénomènes physiques qui dérivent de l’existence et du flux de charges électriques .
L’électricité est une conséquence de la composition de la matière , plus précisément de l’existence des électrons : particules subatomiques qui ont une charge électrique, classiquement désignée négative (-).
Nous appelons communément l’ énergie électrique l’électricité , bien qu’il ne s’agisse pas exactement de la même chose.
L’énergie électrique est une conséquence du flux d’électrons à travers un matériau conducteur (courant électrique) et est une forme d’ énergie très polyvalente , essentielle dans la vie humaine contemporaine .
L’électricité est l’un des phénomènes qui se produisent dans le domaine de la physique appelé électromagnétisme . La force électromagnétique est l’une des quatre forces fondamentales (avec la gravité et les forces nucléaires faibles et fortes) de la nature.
L’électricité est aujourd’hui produite, transportée, stockée et consommée , c’est-à-dire transformée en d’autres types d’énergie utiles à l’homme : thermique, cinétique, chimique, lumineuse, etc.
Voir aussi : Incendie
origine de l’électricité
L’électricité est une interaction naturelle qui concerne les atomes dont la matière est constituée.
Les atomes sont naturellement électriquement neutres , c’est-à-dire qu’ils n’ont pas de charge électrique. Lorsqu’un atome perd ou gagne des électrons, il change son état électrique pour obtenir une charge, positive s’il perd des électrons et négative s’il en gagne.
Il existe différents phénomènes qui peuvent induire cet effet dans la matière, générant des déséquilibres électriques (électrification) qui peuvent alors générer des courants électriques.
Par exemple, le frottement de certains tissus (comme la laine) peut générer de l’électricité statique perceptible.
Histoire de l’électricité
Depuis l’Antiquité, l’humanité a pressenti la présence de l’électricité , en l’observant dans la nature.
Cependant, son étude formelle a commencé avec la révolution scientifique des XVIIe et XVIIIe siècles, et ce n’est qu’au XIXe siècle qu’elle a pu être appliquée à des fins domestiques et industrielles.
A cette époque, le philosophe anglais William Gilbert se consacre à l’étude et à la différenciation des phénomènes obtenus en frottant l’ambre (électricité statique) et la magnétite (magnétisme), pourtant similaires dans leur attirance pour les petits objets.
Ce fut le début de la découverte des champs de l’électricité et du magnétisme , dont la relation sera comprise bien plus tard.
Les grands scientifiques chargés de comprendre l’électricité étaient pour la plupart du XVIIIe siècle : Cavendish, Du Fay, van Musschenbroek et Watson , ainsi que Galvani, Volta, Coulomb et Franklin.
Déjà au début du 19e siècle, Ampère, Faraday et Ohm se joignirent à , ainsi que James Clerk Maxwell, qui fut le premier à formuler les équations unificatrices de l’électricité et du magnétisme.
types d’électricité
Il existe deux principaux types d’électricité :
- Électricité statique . C’est celle générée autour d’une charge au repos ou à l’immobilité, c’est-à-dire qu’elle ne bouge pas ou ne coule pas. Par exemple, lorsqu’un morceau d’ambre est frotté avec un morceau de laine ou un chiffon sec, un déséquilibre électronique se produit dans l’ambre qui lui donne une charge électrique. Le frottement provoque le déplacement des électrons du tissu vers l’ambre, laissant l’ambre chargé négativement et le tissu chargé positivement. Cette charge réside dans l’ambre jusqu’à ce qu’il soit équilibré d’une manière ou d’une autre (avec les atomes de l’ air ou de notre corps, par exemple).
- Électricité dynamique . C’est celle générée autour d’une charge en mouvement, c’est-à-dire le flux d’une charge électrique : le courant électrique. Cela nécessite une source permanente d’électricité qui fait circuler les électrons à travers le corps d’un matériau conducteur, ce qui est vraiment utile.
A quoi sert l’électricité ?
L’électricité est un phénomène très puissant et polyvalent , qui est utilisé pour alimenter toutes sortes d’appareils et de réactions chimiques, et qui peut être converti en d’autres formes d’énergie utilisable.
Par exemple, il peut être utilisé pour générer de la chaleur grâce à des résistances , permettant de chauffer une pièce ou même de cuire des aliments. Il est également utilisé pour générer de la lumière à travers des ampoules, ou pour démarrer un moteur et générer un mouvement.
L’électricité alimente des appareils électroniques capables d’une myriade d’objectifs , de sonner à une porte à effectuer des opérations arithmétiques.
Comment se manifeste l’électricité ?
L’électricité se manifeste par un ensemble de phénomènes et de propriétés physiques :
- charge électrique . Tous les atomes sont naturellement neutres car ils ont le même nombre d’électrons que les protons (particules élémentaires présentes dans les noyaux atomiques avec une charge opposée à l’électron). Dans certaines conditions, les atomes de certains matériaux peuvent perdre, gagner ou réorganiser leurs électrons et ainsi interagir électromagnétiquement avec d’autres matériaux.
- Courant électrique . C’est le flux ou le déplacement d’électrons à travers un matériau propice (conducteur).
- Champ électrique . Les charges électriques au repos génèrent des champs électriques autour d’elles, affectant toutes les autres charges à proximité. Si une charge électrique se déplace, elle génère également un champ magnétique. Les deux sont liés et reçoivent le nom de champ électromagnétique.
- Potentiel électrique . C’est la capacité d’un champ électrique à effectuer un travail.
- magnétisme . L’électricité et le magnétisme sont étroitement liés : le courant électrique génère des champs magnétiques, et les champs magnétiques, qui varient dans le temps , produisent du courant électrique.
comment est générée l’électricité?
L’électricité est générée dans divers types de centrales électriques , généralement par des générateurs électromagnétiques qui, grâce au mouvement des turbines, maintiennent une différence de potentiel électrique entre deux points.
Ce mouvement est généralement entraîné par la montée de la vapeur d’eau ou d’autres forces, telles que celles générées par le vent ou la chute d’eau agissant sur une turbine. Ainsi, les générateurs déplacent un champ magnétique (tel qu’un aimant ou un électroaimant) sur des matériaux conducteurs et génèrent un champ électrique.
Une autre façon de générer de l’électricité est d’ utiliser des cellules photovoltaïques : des dispositifs qui absorbent les photons de la lumière solaire et génèrent un flux d’électrons en réponse.
Comment l’électricité est-elle transmise ?
Un autre enjeu essentiel de la gestion de l’électricité est son acheminement depuis la source de production jusqu’au lieu de consommation. A cet effet, des câbles en matériau conducteur sont disponibles .
Mais il y a un dilemme : plus la distance est grande, plus la perte de charge électrique est importante . En effet, même les matériaux conducteurs sont résistifs dans une certaine mesure.
Pour résoudre cet inconvénient , des lignes à haute tension sont utilisées , c’est-à-dire des câbles avec une différence de tension très élevée afin que le courant parvienne à couvrir plus de distance avec moins de pertes dues à l’échauffement et aux effets électromagnétiques.
Cependant, la haute tension présente deux problèmes : d’une part elle est inutile sur le plan domestique, puisqu’il faut des tensions modérées et, d’autre part, elle est risquée.
Pour résoudre ces problèmes , l’invention du transformateur était essentielle : un instrument qui modifie les valeurs de tension et permet d’utiliser la haute tension pour le transport et la basse tension pour la consommation à destination.
Conductivité électrique
La conductivité électrique est la capacité de la matière à laisser passer les charges électriques. C’est une grandeur opposée à la résistivité.
Selon leur nature, les matériaux peuvent être :
- matériaux conducteurs . Ils permettent le transit des électrons à travers leur surface, une fois exposés à l’électricité. Les conducteurs les plus connus sont les métaux et certaines versions du carbone , ainsi que la plupart des sels . Dans ce processus, une partie de la charge électrique est généralement perdue et de la chaleur est générée.
- Matériaux diélectriques ou isolants . Ils ne permettent pas le passage de l’électricité et, pour cette raison, ils sont utilisés comme protecteurs et couvertures pour les câbles. Par exemple : verre , bakélite ou plastiques .
- Matériaux semi -conducteurs . Ils permettent le passage de l’électricité dans certaines conditions ( température , pression, etc.), tandis que dans d’autres ils agissent comme un isolant. Par exemple : silicium, cadmium ou germanium.
- Matériaux supraconducteurs . Ils permettent le passage de l’électricité sans subir d’usure ni de perte de charge, tant qu’ils sont dans certaines conditions de température. C’est ce qui arrive à l’étain et à l’aluminium lorsqu’ils sont refroidis en dessous de leur température critique.
électricité dans la nature
L’électricité peut être observée dans la nature, dans des cas tels que les suivants :
- Les éclairs La foudre lors d’un orage se produit en raison du déséquilibre du potentiel électrique entre l’ atmosphère et le sol , dû au frottement des nuages et des gouttes d’eau avec l’air, qui se charge d’électrons, donnant naissance à de l’électricité statique. Ceci est résolu par une décharge rapide et violente sous forme d’éclair.
- Bioélectricité . Certains animaux sont capables de générer des champs électriques comme moyen de défense, comme les rayons électriques ou certaines anguilles. D’autres, en revanche, peuvent percevoir les champs magnétiques générés par la charge électrique à l’intérieur des corps vivants et ainsi détecter leur proie. D’autre part, les impulsions nerveuses sont de petites décharges électriques et le cerveau fonctionne à l’électricité.
- La magnétosphère terrestre . Quiconque a vu une aurore boréale sait que la Terre est entourée d’un champ magnétique qui la protège du rayonnement solaire et des rayons cosmiques. Ce champ magnétique est celui que les boussoles détectent et est produit par le mouvement de rotation de la planète, compte tenu de son cœur de fer (le métal magnétique par excellence).
exemples d’électricité
Quelques exemples courants d’électricité nous entourent :
- L’énergie que nous utilisons lorsque nous branchons un appareil sur la prise murale.
- Le choc que nous ressentons lorsque nous sortons un pull en laine du sèche-linge et que nous l’enfilons.
- L’énergie que nous tirons d’une pile pour allumer une ampoule de lampe de poche.
