Le Courant Électrique
Le courant électrique est le flux de charge électrique à travers un matériau. L’unité SI pour le courant est le coulomb par seconde, ou ampère (A), qui est une unité de base SI : 1 ampère = 1A = 1 coulomb par seconde = 1 C/s. Dans les conducteurs, les électrons de valence sont essentiellement libres et se repoussent fortement. Toute influence extérieure qui déplace l’un d’eux provoquera une répulsion des autres électrons, se propageant à la manière d’un effet domino à travers le conducteur.
Création de Champs Magnétiques
Les courants électriques créent des champs magnétiques, utilisés dans les moteurs, générateurs, inducteurs et transformateurs. Dans les conducteurs ordinaires, ils provoquent un échauffement Joule, qui crée de la lumière dans les ampoules à incandescence. Les courants variables dans le temps émettent des ondes électromagnétiques, utilisées en télécommunications pour diffuser des informations.
Le Courant et Son Flux
Le courant électrique est le taux auquel la charge électrique s’écoule devant un point dans un circuit. La charge électrique est généralement transportée par des électrons, des particules négativement chargées. Pour mesurer le courant dans un fil, il faut généralement couper le fil et insérer un ampèremètre de sorte que le courant à mesurer traverse l’appareil. Un ampèremètre idéal aurait une résistance nulle, n’affectant donc pas le courant dans cette branche du circuit.
Applications du Courant Électrique
Le courant électrique est essentiel au fonctionnement des appareils et systèmes électriques. Il permet le transfert d’énergie électrique d’une source d’alimentation à une charge, qui peut ensuite être convertie en d’autres formes d’énergie, telles que la chaleur, la lumière ou le mouvement. Comprendre les propriétés du courant électrique est important dans la conception et l’analyse des circuits et systèmes électriques.
Types de Courant Électrique
Il existe trois types de courant électrique :
- Courant Continu (CC) : Un flux de charge électrique qui s’écoule dans une direction est appelé courant continu. L’ampleur et la direction du CC restent constantes dans le temps.
- Courant Alternatif (CA) : Le courant alternatif est le flux de charge électrique qui change de direction périodiquement. L’ampleur et la direction du CA varient avec le temps, généralement selon un motif sinusoïdal.
- Courant Continu Pulsé : Le courant continu pulsé est un type de courant qui s’écoule par impulsions ou rafales brèves. Les impulsions peuvent être unidirectionnelles ou bidirectionnelles, mais elles ne sont pas continues comme les courants CC ou CA.
Mécanismes de Flux de Courant
Dans les situations électrostatiques, le champ électrique est nul partout à l’intérieur du conducteur, et il n’y a pas de courant. Cependant, cela ne signifie pas que toutes les charges à l’intérieur du conducteur sont au repos. Dans un métal ordinaire comme le cuivre ou l’aluminium, certains des électrons sont libres de se déplacer dans le matériau conducteur. Ces électrons libres se déplacent aléatoirement dans toutes les directions, un peu comme les molécules d’un gaz mais à des vitesses beaucoup plus élevées, de l’ordre de 106 m/s.
Le Courant Électrique dans la Nature
Le courant électrique est un phénomène naturel qui peut être trouvé sous diverses formes dans le monde naturel. Voici quelques exemples de courant électrique dans la nature :
- La foudre : La foudre est une puissante décharge de courant électrique qui se produit pendant un orage. Elle est causée par l’accumulation de charges électriques dans l’atmosphère, qui sont déchargées sous forme d’éclair.
- Les anguilles électriques : Les anguilles électriques sont des poissons capables de générer des courants électriques allant jusqu’à 600 volts. Ces courants électriques sont utilisés par les anguilles pour étourdir leurs proies et pour naviguer dans les eaux troubles.
- Les raies électriques : Les raies électriques sont une sorte de poisson capable de générer un courant électrique. Elles utilisent ce courant électrique pour étourdir leurs proies et se défendre contre les prédateurs.
Exemples de Courants Électriques en Ampères
Voici dix exemples de courants électriques en ampères, classés du plus petit au plus grand :
- Le courant nécessaire pour allumer une DEL (Diode Électroluminescente) est généralement compris entre 10-20 milliampères (mA).
- Le courant de charge d’un petit appareil alimenté par USB, comme un smartphone, est généralement d’environ 1 ampère (A).
- Le courant circulant à travers une ampoule domestique lorsqu’elle est allumée est généralement compris entre 0,1 et 1 A.
Analogie Hydraulique du Courant Électrique
L’analogie hydraulique, ou l’analogie électro-fluidique, est une analogie largement utilisée entre l’hydraulique et l’électricité, qui est un outil utile pour l’enseignement et pour ceux qui ont du mal à comprendre le fonctionnement des circuits. Le courant est équivalent à un débit volumétrique hydraulique ; c’est-à-dire, la quantité volumétrique d’eau s’écoulant sur une période de temps. Habituellement mesuré en ampères. Plus le tuyau est large, plus l’eau s’écoulera. Il est mesuré en ampères (I ou A).
