electricity-1374262-pixabay.jpgUn courant électrique, ce sont des électrons qui courent !
Mais, comme en sport, on peut courir de plusieurs façons.
Sur des terrains différents.
Et on finit toujours par avoir un peu chaud !

 

 

 

 

battery-1135344-pixabay.pngLa course à pied : le courant continu

Dans un courant électrique continu, tous les électrons se déplacent dans la même direction, comme les athlètes dans un stade ou des voitures sur une piste de Formule 1.courant_cc.gif

Pour produire ce courant, on utilise par exemple une pile :
les électrons sortent de la borne négative (-) de la pile et rejoignent sa borne positive (+).

On dit qu'il est continu parce qu'il y toujours le même nombre d'électrons qui sortent de la pile chaque seconde, et ils vont toujours dans le même sens.

 

 

socket-643720-pixabay.jpgLa natation : le courant alternatif

Dans un courant électrique alternatif, les électrons sont plutôt comme des nageurs qui font des aller-retour dans une piscine : ils vont dans un sens, puis dans l'autre sens...

Mais en plus, le nombre d'électrons change avec le temps...

 

course-AC VParasote archi7.netPrenons 3 sprinteurs qui courent dans un gymnase :

  • un super athlète qui fait des aller-retour d'un bout à l'autre (en haut),
  • un athlète un peu fainéant qui attend que le premier passe à côté de lui pour démarrer et l'abandonne avant la fin (au milieu),
  • un troisième encore plus paresseux, qui fait pareil que le deuxième mais en se calant sur le deuxième (en bas).

 

Archi7 a noté combien de personnes courent à chaque moment, et dans quel sens.

AC-comptage-Vparasote-archi7.gif

 S'il savait compter très vite les millions d'électrons qui sortent d'une prise de courant, il aurait vu ça :

courant_alt_A.gif

une magnifique sinusoïde.

 

 

Pour produire un courant alternatif, on utilise une source de courant où chaque borne devient positive puis négative puis positive, etc...

Le nombre de fois que le courant change de sens en 1 seconde s'appelle la fréquence et se compte en Herz (notés Hz).

C'est ce type de courant que l'on obtient avec les prises électriques de la maison à 50 Hz : le courant y change de sens 50 fois par seconde (50 Hz).
 

 

Mais circuler n'est pas toujours facile pour un électron...

 

Dans une piscine remplie de miel, on avancerait plus difficilement que dans de l'eau.

Et un athlète doit faire plus d'effort s'il doit courir avec de l'eau jusqu'au genoux, ou dans du sable.

Les électrons, eux aussi, avancent plus ou moins facilement selon le matériau dans lequel ils sont.

 

Mais c'est aussi parce qu'en fait, le sport des électrons est plutôt un sport collectif comme le rugby ou le foot, où il faut atteindre le but en évitant les joueurs de l'équipe adverse.

Impossible de traverser en ligne droite. Il faut zigzager et se cogner aux défenseurs.

C'est ce que font les électrons au milieu des atomes du matériau dans lequel ils passent.

Presque tous les matériaux ralentissent le passage des électrons parce leurs atomes les freinent et les empêchent de filer tout droit. Mais, selon les matériaux, ils passent plus ou moins facilement.

Pour traduire cette tendance à ne pas laisser les électrons circuler, on parle de résistance.

Et on classe les matériaux en quatre catégories :

Matériau résistance les électrons ... exemples
isolant énorme ne circulent pas plastique, bois sec, porcelaine
mauvais conducteur électrique forte circulent assez difficilement nickel, etain, mercure, plomb
bon conducteur électrique faible circulent assez facilement. aluminium, cuivre, argent
supraconducteur * nulle circulent très très facilement  

 * les supraconducteurs sont des matériaux très particuliers : les électrons circulent comme s'ils étaient sur une autoroute serpentant entre les atomes. Mais les supraconducteurs sont encore rarissimes dans notre vie quotidienne. Pour l'instant, on sait seulement fabriquer des matériaux qui sont supraconducteurs quand ils sont très froids, mais pas encore à température ambiante.

 

L'avant-match des étourdis... l'effet Joule

Au moment d'acheter votre billet d'entrée au stade, au beau milieu de la file, vous vous apercevez que vous avez oublié votre appareil photo dans votre voiture !

Et vous voilà en train d'essayer de vous frayer un passage au milieu d'une foule de supporters qui, eux, veulent entrer dans le stade.

C'est la suée assurée au bout de deux minutes : vos efforts vous échauffent... comme un brave électron butant sur les atomes d'un matériau pour circuler !

light-925488-200x.jpgMais à force de jouer des coudes et d'écraser quelques orteils, vous échauffez aussi la foule que vous traversez ! Il se passe la même chose dans un matériau conducteur traversé par des électrons. Certes, il laisse passer les électrons, mais il les freine aussi. Et les électrons qui se frottent à ses atomes lui transmettent une partie de leur énergie : le matériau s'échauffe.

Ce phénomène s'appelle "l'effet Joule".

Il est très ennuyeux quand on voudrait que le courant circule facilement et ne chauffe pas un matériau.

Mais il a aussi ses bons côtés ! C'est lui qu'on utilise dans certains radiateurs ou dans les bouilloires électriques : on fait passer du courant dans un matériau qu'on choisit le plus résistant possible... justement pour produire de la chaleur par effet Joule.

 

 

 

Auteur du site

id_vero_2008_50x59.jpgVéronique Parasote
Docteur en physique
Journaliste scientifique

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(réservé à l'auteur)

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