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Introduction au courant électrique

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Quels sont les liens avec mon programme d'études?

Renseigne-toi sur l’électricité et sur les raisons pour lesquelles elle doit être manipulée en toute sécurité.

Il existe deux types d’électricité – l’électricité statique et le courant électrique. L’électricité statique génère la foudre (ou les éclairs) et l’adhérence statique. Le courant électrique correspond à l’électricité qui alimente nos maisons et qui fait fonctionner nos appareils électriques. Le courant électrique est nommé ainsi car les électrons se déplacent. Ils circulent dans une direction – comme le courant d’une rivière. L’étude d’un tel mouvement des électrons s’appelle l’électrodynamique.

Ce ne sont pas tous les matériaux qui permettent le déplacement des électrons. Seuls les matériaux capables de conduire l’électricité peuvent être traversés par un courant électrique. Le meilleur matériau connu pour la conduite de l’électricité est le métal.

Si l’on te demandait de nommer une sorte de métal, que répondrais-tu? Le fer, l’aluminium, l’argent? Qu’est-ce qui fait que quelque chose est un métal? Les métaux sont des matériaux comportant des caractéristiques spécifiques.  

Caractéristiques des métaux
<p>Caract&eacute;ristiques des m&eacute;taux. (Parlons sciences utilisant des images de <a href="https://www.istockphoto.com/portfolio/bgblue?mediatype=illustration">bgblue</a> via <a href="https://www.istockphoto.com/vector/metal-texture-set-metallic-background-gm615105366-106631597">iStockphoto</a> et de <a href="https://www.istockphoto.com/portfolio/Epifantsev?mediatype=illustration">Epifantsev</a> via <a href="https://www.istockphoto.com/vector/chrome-alphabet-font-metal-effect-letters-and-numbers-gm617874058-107373211">iStockphoto</a>)</p>

L’une des caractéristiques des métaux est qu’ils possèdent des électrons libres. Les électrons libres ne sont que faiblement attachés à leurs atomes parents. Ces électrons peuvent se déplacer dans toutes les directions. Mais lorsqu’ils sont exposés à un faible champ électromagnétique, ils circulent tous dans une direction. C’est ce qu’on appelle le courant électrique. Si une grande quantité d’électrons traversent un morceau de métal dans un certain laps de temps, le courant est fort. Si moins d’électrons le traversent, le courant est plus faible. 

Mouvement des électrons libres dans un métal sous conditions normales et exposé à un champ électrique
<p><span style="font-weight: 400;">Illustration du mouvement des &eacute;lectrons libres dans un m&eacute;tal sous conditions normales et expos&eacute; &agrave; un champ &eacute;lectrique. (&copy;2020 Parlons sciences) </span></p>

Les conducteurs et les isolants

Les conducteurs sont des matériaux dans lesquels les électrons circulent facilement. La plupart des métaux sont de bons conducteurs. Les isolants sont des matériaux dans lesquels le flux d’électrons ne circule pas facilement. Ils peuvent aussi être désignés sous le nom de non-conducteurs. Le caoutchouc, le plastique, le verre, le papier et l’air sont des isolants.

Le savais-tu?

Les conducteurs contiennent davantage d’électrons libres que les isolants.

Le mot résistance décrit la facilité avec laquelle un courant électrique peut traverser un matériau. Les conducteurs ont une faible résistance. Les isolants ont une grande résistance

Les semi-conducteurs sont des matériaux spéciaux. Ils constituent une partie importante des circuits électroniques dans des appareils comme les ordinateurs. C’est parce que nous pouvons contrôler leur conductivité. Nous pouvons faire en sorte qu’ils agissent comme de bons conducteurs OU de bons isolants. Et nous pouvons passer de l’un à l’autre selon les besoins! Le silicium est le semi-conducteur le plus répandu. 

As-tu déjà vu l’intérieur d’un fil électrique? Regarde la photo ci-dessous.

These wires have an insulating material on the outside and conducting copper strands on the inside
<p>These wires have an insulating material on the outside and conducting copper strands on the inside (Source: <a title="artisteer" href="https://www.istockphoto.com/portfolio/artisteer?mediatype=photography" data-cke-saved-href="https://www.istockphoto.com/portfolio/artisteer?mediatype=photography">artisteer</a> via <a title="iStockphoto" href="https://www.istockphoto.com/photo/electricity-gm1165563737-320760188" data-cke-saved-href="https://www.istockphoto.com/photo/electricity-gm1165563737-320760188">iStockphoto</a>).</p>

 

Ces fils sont constitués de minces brins de cuivre gainés de plastique ou de caoutchouc. Ceci est important. Le courant circule dans les fils de cuivre parce que le cuivre est un bon conducteur. Il ne peut pas traverser la gaine de plastique parce que le plastique est un isolant. Cela signifie que l’on peut manipuler les fils des appareils électriques, même s’ils sont traversés par un courant.

Les chocs électriques 

Ton corps est principalement composé d’eau. L’eau est un bon conducteur. Cela signifie que les courants électriques peuvent facilement circuler à travers ton corps. Si un courant traverse ton corps par accident, on appelle cela un choc électrique. Si le courant est fort, il pourrait causer des blessures graves ou la mort

C’est pourquoi il est important que tu suives les règles de sécurité quand tu travailles avec l’électricité. Tu pourrais porter des vêtements ou des gants faits de matériaux isolants. Ou tu pourrais te placer sur une surface isolante. Ce matériel de sécurité peut te protéger parce qu’il empêche le courant de traverser ton corps.

Il importe aussi que tu repères les signes comme les suivants. Ils t’avertissent que tu t’exposes à un danger de choc électrique. 

Signes d’avertissement de danger relatif à l’électricité
<p>Vari&eacute;t&eacute; de signes d&rsquo;avertissement de danger relatif &agrave; l&rsquo;&eacute;lectricit&eacute; et &agrave; la haute tension. (Source&nbsp;: <a href="https://www.istockphoto.com/portfolio/extracoin?mediatype=illustration">extracoin</a> via <a href="https://www.istockphoto.com/vector/danger-high-voltage-signs-gm901304488-248657315">iStockphoto</a>)</p>

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Références

eSchool Today. (n. d.). Current electricity.

eSchool Today. (n. d.). Insulation and conduction in electricity.

Gibbs, K. (n. d.). Electric Current. Schoolphysics.co.uk. 

Helmenstine, A. M. (2018 July 23). The Difference Between Metals and Nonmetals. ThoughtCo.