L’électricité

L’électricité est la forme d’énergie qui permet de faire fonctionner la plupart des objets de notre quotidien, comme un ordinateur, un fer à repasser, le TGV ou une ampoule électrique.

L’ÉLECTRICITÉ : UN PHÉNOMÈNE NATURE

Dans les atomes, constituants de base de la matière, se trouvent trois types de particules : les protons, les neutrons et les électrons. Ces particules possèdent des propriétés physiques caractéristiques comme la masse ou la taille, et parfois une charge électrique : positive pour les protons et négative pour les électrons. Les neutrons n’ont aucune charge : on dit qu’ils sont électriquement neutres.

Les particules chargées possèdent une propriété remarquable : les particules de charge positive attirent les particules de charge négative et inversement, tandis que deux particules de même charge (positive ou négative) se repoussent.

Contrairement aux autres particules, les électrons peuvent facilement se déplacer. C’est ainsi que lorsque le mathématicien grec Thalès frotte de l’ambre jaune sur une peau de chat, quelques électrons de la peau sont arrachés et se déposent sur l’ambre qui est alors « électrisé », c’est-à-dire porteur de charges électriques (dans ce cas négatives). L’ambre peut alors attirer certains objets chargés positivement (porteurs de charges positives).

l'histoire de l'électricité

L’utilisation et la maîtrise de l’électricité constituent certainement le symbole le plus fort du progrès scientifique et technique. La première célébration de cette forme d’énergie, surnommée la « fée électricité », se déroule lors de l’exposition internationale de Chicago en 1893. Mais l’histoire de l’électricité remonte à l’Antiquité…







les éclairs : un phénomène électrique naturel

Les éclairs correspondent à de brusques décharges d’électricité dans l’air entre un nuage et le sol, ou entre deux nuages. La lumière des éclairs est due à l’échauffement de l’air lorsqu’il est traversé par les particules chargées. L’aspect d’un éclair peut être sinueux ou ramifié comme sur cette photographie.

DE L’ÉLECTRICITÉ À L’ÉLECTRONIQUE

Enfin, à la suite des progrès réalisés en physique appliquée dans la première moitié du xxe siècle, l’électricité donne naissance à l’électronique. L’électronique et les composants électroniques (transistors, circuits intégrés, etc.) permettent le développement de nouvelles applications, comme les ordinateurs et les téléphones mobiles.

LE COURANT DANS UN CIRCUIT ÉLECTRIQUE

Un circuit électrique est un assemblage de différents conducteurs dans lesquels circule le courant électrique. Dans le cas d’une lampe électrique, le circuit est composé de fils électriques, d’un interrupteur, d’une ampoule et d’une pile.

LE POTENTIEL ÉLECTRIQUE ET LA TENSION

Dans une rivière, c’est la dénivellation, c’est-à-dire la différence d’altitude, qui fait s’écouler l’eau d’un endroit à un autre. De la même façon, c’est la différence de potentiel électrique d’un point à un autre du circuit électrique, qui crée un courant électrique. Sans différence de potentiel, le courant électrique n’existe pas.

La différence des potentiels électriques VA et VB entre deux points A et B du circuit est la « tension électrique » notée U, soit : UAB = VA - VBLa tension et le potentiel électrique s’expriment en volts (de symbole V). La tension électrique aux bornes d’un conducteur se mesure avec un voltmètre.

James Joule

James Joule (1818-1889) est un physicien anglais qui compte parmi les plus importants fondateurs de la thermodynamique (la branche de la physique qui étudie les relations entre la chaleur et les autres formes d’énergie).

Fils d’un fortuné brasseur de bière, James Joule ne reprend pas l’entreprise familiale et se lance dans la science. Ses travaux portent sur l’étude de l’effet thermique de l’électricité et sur les transferts d’énergie.

En 1841, il formule la loi qui régit les dégagements de chaleur provoqués par le passage du courant électrique dans un conducteur. Cette loi est connue sous le nom de loi de Joule (le phénomène associé à cette loi porte le nom d’effet Joule).

L’année suivante, Joule vérifie expérimentalement la conservation de l’énergie et l’équivalence entre l’énergie mécanique et l’énergie thermique. Il explore ensuite de manière systématique les relations entre les modes de production chimique d’un courant électrique et les effets thermiques. Parallèlement il cherche à obtenir un courant électrique par une voie mécanique.





Ce n’est qu’en 1847 qu’il se rend compte que le travail mécanique est directement transformé en chaleur par frottements.

En 1852, Joule collabore avec le physicien William Thomson (qui prendra le nom de lord Kelvin en 1866). Ensemble, ils mettent en évidence que lorsqu’un gaz se dilate, sa température décroît légèrement. Cet effet porte aujourd’hui le nom d’effet Joule-Thomson.

L’unité de travail, d’énergie et de quantité de chaleur du Système international porte son nom : le joule (de symbole J).
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