L'électricité est omniprésente dans notre vie quotidienne. Toute la technologie moderne en dépend. C'est un phénomène de grande envergure qui intervient à toutes les échelles.
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Inscris-toi gratuitementQu'est-ce que la résistance électrique ?
Quelle est l'unité SI de la différence de potentiel ?
Depuis quand sait-on que la foudre est la manifestation d'un phénomène électrique ? Qui a fait cette découverte ?
Quelle est l'unité SI d'un courant électrique ?
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Équipe enseignants Électricité
Sauter à un chapitre clé
Des batteries de ta télécommande, aux lignes de haute tension, l'électricité joue un rôle crucial dans les équipements de notre vie quotidienne. Cette branche de la physique étudie une propriété essentielle de la nature, jouant un rôle crucial jusqu'aux interactions au niveau atomique.
De nombreux physiciens nous ont permis de comprendre les idées qui se cachent derrière les phénomènes électriques et magnétiques. Beaucoup des plus grands esprits qui n'aient jamais vécu, comme Faraday, qui n'avait aucune formation scientifique et presque aucune compétence mathématique majeure, s'est ensuite révélé être l'un des fondateurs, sinon le fondateur, de l'électromagnétisme. Nous avons aussi des personnes comme Nikola Tesla, qui a été le premier à suggérer que l'utilisation de courants alternatifs AC est meilleure et plus sûre que les courants continus DC et dont les inventions et découvertes dans le domaine de l'électromagnétisme ont été la base sur laquelle notre monde moderne fonctionne. Il y en a encore beaucoup d'autres à mentionner comme Maxwell, Ampère, Ohm, etc.
Dans la suite, nous allons t'initier aux concepts de base de l'électricité en parcourant l'histoire derrière la fondation de cette branche cruciale de la physique. Alors, es-tu prêt à explorer une nouvelle discipline de la physique ?
Figure 1. Un pylône électrique. Source : Pixabay.
L’électricité est un phénomène provenant de l'interaction et du déplacement de particules chargées.
Les éclairs, l'électricité statique, le fonctionnement de nos appareils électriques, les décharges électriques et bien d'autres phénomènes sont tous liés à la circulation de charges électriques. Voyons quelques-unes des caractéristiques de l'électricité :
Le flux de charges électriques est connu sous le nom de courant électrique \(I\). C'est très utile dans la technologie où le courant alimente les circuits et les dispositifs mécaniques. La charge électrique \(Q\) qui se déplace divisée par le temps nous donne la valeur du courant, qui est mesurée à l'aide de l'unité SI (Système International) Ampère (\(A\)). \[I=\frac{Q}{\Delta t}\]
Le potentiel électrique est le travail à effectuer pour transporter une unité de charge électrique de l'infini à un point M au sein d'un champ électrique. Le potentiel électrique est généralement mesuré en volts (V).
La différence de potentiel électrique (ou la tension électrique) est analogue à la différence de potentiel gravitationnel dans un champ de gravitation.
La puissance électrique est le taux avec lequel l'énergie électrique est transférée par un circuit électrique. Il s'agit donc de l'énergie \(E\) divisée par le temps \(\Delta t\). L'unité SI de la puissance électrique est le watt (W), qui est égal au joule (l'unité d'énergie) par seconde. L'énergie électrique est produite par des générateurs électriques et transférée par le réseau électrique. \[P=\frac{E}{\Delta t}\]
La résistance électrique est la propriété qu'a un objet d'empêcher le passage du courant. Elle varie en fonction de chaque matériau et de la dimension de l'objet. L'unité SI de la résistance est l'ohm (Ω).
La loi d'Ohm, qui relie la tension électrique, le courant et la résistance, est définie comme suit : pour une différence de potentiel électrique fixe, le courant et la résistance sont inversement proportionnels l'un à l'autre.
La loi d'Ohm s'exprime par la relation :\[U=R.I\] où \(U\) représente la tension électrique, c'est-à-dire la différence de potentiel électrique \(\Delta V\).
La résistivité (ρ) d'un matériau correspond à la résistance d'un morceau de ce matériau dont la section vaut 1 mètre carré et la longueur vaut 1 mètre. Si l'on augmente la longueur ou on diminue la surface, la résistance de l'objet augmente, mais la résistivité, qui est une propriété intrinsèque du matériau, ne varie pas. L'unité SI de la résistivité est l'ohm par mètre (Ω.m).
\[\rho = R.\frac{S}{L}\]
L'inverse de la résistivité est connu sous le nom de conductivité σ, qui est définie comme la propriété qui détermine la facilité avec laquelle un conducteur permet le flux de charge de se déplacer. \[\sigma=\frac{1}{\rho}\]
Un composant d'un circuit est un dispositif ou un objet qui est utilisé dans les circuits pour stocker de l'énergie, limiter le flux de courant ou réaliser d'autres fonctions utiles. Voici quelques exemples de composants :
La supraconductivité est la propriété qu'ont certains conducteurs d'avoir une résistance nulle au passage du courant. Les supraconducteurs sont donc des matériaux qui offrent une résistance nulle à une température appelée température critique. Pour connaître les températures critiques de certains matériaux, voir le tableau ci-dessous.
| Matériau | Température critique en Kelvin |
| Gallium | 1,1 |
| Plomb | 7,2 |
| Mercure | 4,2 |
| Tungstène | 0,01 |
Les températures critiques trouvées jusqu'à présent pour tout matériau conducteur sont très basses, généralement bien en dessous de zéro Celsius et très proches de zéro kelvin (le zéro absolu à \(-273,16 ^{\circ}C\)).
Il n'y a pas de moment décisif dans l'histoire de l'électricité. Près de 300 ans d'études et de développement ont permis de déterminer la manière dont nous produisons, distribuons, installons et utilisons l'électricité, ainsi que les appareils qu'elle alimente.
C'est au 18ᵉ siècle que l'électricité a été étudiée, capturée et apprivoisée pour la première fois. Des centaines de "spécialistes des sciences naturelles" en Angleterre, en Europe et dans le nord de l'Amérique ont étudié l'électricité dans la nature pendant les 150 années suivantes, mais la produire en dehors de la nature était un autre défi.
Ce n'est qu'à la fin du XIXᵉ siècle que l'électricité a été générée à grande échelle. Des chercheurs internationaux engagés dans des études scientifiques pures, ainsi que des hommes d'affaires entreprenants, qui ont fait leurs propres découvertes importantes ou qui ont créé, promu et vendu des produits établis sur les idées d'autres personnes, ont contribué à ouvrir la voie à une large utilisation commerciale de l'électricité.
Voici une chronologie de l'évolution de l'électricité :
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Comment définir l'électricité ?
L’électricité est un phénomène provenant de l'interaction et du déplacement de particules chargées.
Quel est le rôle de l'électricité ?
L'électricité a pour rôle d'alimenter les machines et moteurs électriques, pour en convertir l'énergie électrique en une autre forme d'énergie utile pour la vie quotidienne.
Comment produire de l'électricité ?
Prenons l'exemple d'une dynamo ou d'une centrale hydraulique où l'énergie mécanique est convertie en énergie électrique.
Dans le cas de la centrale hydraulique, la chute de l'eau fait tourner des turbines, ce qui créé un courant électrique.
Comment l'électricité se déplace ?
Le déplacement des électrons est équivalent à un courant électrique. Dans le cas de matériaux conducteurs comme les métaux, on trouve des électrons libres (non liés aux noyaux) sur leur surface. Ces électrons-ci sont libres de se déplacer quand on applique une différence de potentiel comme dans le cas d'une pile comportant un pôle positif et un autre négatif. Le sens du déplacement des électrons est du pôle négatif au pôle positif, mais par convention on considère que le courant se déplace dans le sens opposé au déplacement des électrons.
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