Électricité et Magnétisme

Définition de l'électricité

L'électricité n'a pas de définition stricte, mais plutôt une description.

L'électricité peut se présenter sous l'une des deux formes suivantes : dynamique ou statique. Ces formes signifient simplement que les particules chargées qui composent l'électricité sont respectivement en mouvement ou au repos. Les charges en mouvement forment un courant, et c'est la forme que prend l'électricité dans les fils et les circuits électriques dans leur ensemble. En revanche, l'électricité statique se produit lorsqu'un déplacement d'électrons s'est produit entre deux objets qui ne sont généralement pas de bons conducteurs d'électricité, ce qui signifie que les charges de ces deux objets ne seront pas équilibrées.

Définition du magnétisme

Comme l'électricité, le magnétisme est mieux présenté sous la forme d'une description plutôt que d'une définition précise.

Les champs magnétiques ne sont pas visibles, et nous savons qu'ils existent grâce à leurs interactions avec des objets capables d'interagir avec un champ magnétique. Parmi les objets capables d'interagir avec les champs magnétiques, on trouve une petite liste de métaux contenant du cobalt, du nickel et du fer. En outre, d'autres champs magnétiques sont capables d'interagir avec eux, y compris les champs magnétiques que nous savons pouvoir être générés par un courant se déplaçant dans un fil.

Fig. 1. Un aimant typique, avec un pôle nord et un pôle sud.Wikimedia Commons

Différence entre l'électricité et le magnétisme

Nous avons déjà établi que la relation entre l'électricité et le magnétisme est très forte, mais il y a encore des choses qui les distinguent tous les deux. Par exemple, les champs électriques sont beaucoup plus puissants que les champs magnétiques, dans le sens où les forces qu'ils exercent sont plus massives par rapport à l'énergie nécessaire pour les générer.

Une autre différence essentielle entre l'électricité et le magnétisme est qu'un champ électrique peut être généré par un monopôle électrique, c'est-à-dire un point unique d'où partent les lignes du champ électrique. Cela n'est pas possible dans le magnétisme : comme les monopôles magnétiques n'existent pas, il doit toujours y avoir deux pôles à une source magnétique et, par conséquent, il n'existe pas de champs magnétiques dont les lignes de champ magnétique émergent d'un seul point.

Effets de l'électricité et du magnétisme

Le déplacement d'une charge électrique a pour effet d'induire un champ magnétique. À son tour, l'effet d'un champ magnétique en mouvement est l'induction d'un courant électrique.

Fig. 2. Exemple de courant magnétique induisant un champ électrique. Wikimedia Commons

L'électricité et le magnétisme ont de nombreux effets sur beaucoup de choses. Les effets sur le corps humain et sa santé sont toutefois notables. Le corps humain contient et utilise régulièrement des courants électriques, dans le cerveau, dans le système nerveux et dans tout le reste du corps. Les champs électriques et magnétiques qui traversent le corps sont donc capables de générer un courant électrique à l'intérieur de ton corps, provoquant éventuellement des troubles visuels, ainsi que des mouvements musculaires, car tes muscles sont activés par le courant électrique. Cependant, pour les champs électriques et magnétiques externes, cela nécessiterait une intensité de champ beaucoup plus élevée que celle des champs électriques et magnétiques que tu peux rencontrer dans la vie de tous les jours, et ce n'est donc pas un problème que tu t'attends à rencontrer un jour.

Propriétés de l'électricité et du magnétisme

Nous avons examiné ce que l'électricité et le magnétisme sont capables de provoquer comme effets, quelles sont leurs similitudes et quelles sont leurs différences. Mais quelles sont leurs propriétés réelles ?

La première et la plus évidente propriété du magnétisme est qu'il produira une attraction ou une répulsion magnétique pour les objets et les matériaux qui sont magnétiques. Deuxièmement, les pôles des aimants se repoussent toujours s'ils sont identiques, et s'attirent toujours s'ils sont opposés. Troisièmement, si un aimant est en état de suspension, sans aucune force agissant sur lui autre que la force magnétique terrestre, il s'immobilisera dans une orientation orientée du nord au sud. Enfin, si un aimant possède un pôle, il aura toujours un autre pôle opposé : il n'y a pas de monopôles magnétiques.

La propriété la plus importante de l'électricité est qu'il existe des monopôles électriques : les électrons ont une charge négative tandis que les protons ont une charge positive. Les charges similaires se repoussent et les charges opposées s'attirent. La Terre n'a pas de champ électrique, donc un objet chargé n'aura pas tendance à prendre une direction ou une orientation particulière si aucune force n'agit sur lui, à l'exception du champ électromagnétique de la Terre.

Exemple d'électricité et de magnétisme en physique

Comme tu le sais peut-être, l'électricité et le magnétisme sont fréquemment rencontrés et utilisés dans la vie quotidienne, en particulier l'électricité, car elle alimente tout notre monde.

Le magnétisme

Le plus grand exemple de magnétisme que tu puisses connaître est de loin le champ magnétique qui recouvre toute la planète, appelé magnétosphère. La magnétosphère nous protège des radiations nocives provenant de l'espace lointain, ainsi que des radiations solaires émises par notre soleil.

Fig. 3. Le champ magnétique de la Terre, avec le champ émettant du pôle sud et entrant par le pôle nord, Wikimedia Commons.

Les boussoles font preuve de magnétisme en conjonction avec notre utile magnétosphère. L'aiguille d'une boussole est magnétisée, donc tant qu'elle est sur Terre, le champ magnétique terrestre l'affecte. La pointe de l'aiguille est son pôle nord, c'est pourquoi elle est attirée par le pôle nord : le pôle nord est le pôle sud magnétique.

L'électricité

Bien sûr, nous connaissons les nombreuses utilisations de l'électricité et savons qu'elle alimente beaucoup de nos appareils et machines que nous utilisons tous les jours. Mais qu'en est-il des utilisations moins connues mais tout aussi importantes de l'électricité ? Commençons par la galvanoplastie. La galvanoplastie consiste à recouvrir un métal d'une couche d'oxyde qui le protège. Pour ce faire, on utilise un courant électrique qui dissout les impuretés du métal. Regarde l'image ci-dessous pour savoir à quoi cela ressemble.

Fig. 4. Comment fonctionne la galvanoplastie : la cuillère est immergée dans un liquide tandis qu'un courant passe entre la cathode et l'anode pour recouvrir le métal de l'oxyde contenu dans le liquide, Wikimedia Commons.

L'un des exemples les plus fantastiques mais très réels de l'électricité est la façon dont certaines créatures l'utilisent comme moyen de détection. La plupart des animaux sous-marins tels que les requins génèrent leur propre champ électrique dans une zone autour de leur corps, et si une autre créature passe à travers ce champ, elle le modifie légèrement. Le requin le sait, ainsi que l'endroit du champ où la perturbation s'est produite, et se jette sur sa proie. C'est ce qu'on appelle l'électroréception.