L' électricité est une propriété physique de la matière. Il consiste en cette interaction négative ou positive entre les protons et les électrons de la matière. Le terme fait référence à la couleur ambrée, en raison de la couleur polyvalente et lumineuse qu'elle présente. Cependant, le terme a été introduit dans la société scientifique pour la première fois par le scientifique anglais William Gilbert (1544-1603) au 16ème siècle pour décrire le phénomène de l'interaction énergétique entre les particules.
Qu'est-ce que l'électricité
Table des matières
L'électricité physique est comprise comme les phénomènes qui se manifestent par la présence de charges électriques présentes dans les corps, puisqu'elles sont constituées de molécules et d'atomes, dont l'interaction de leurs sous-particules génère des impulsions électriques. Les charges positives et négatives sur les atomes sont de l'électricité statique, tandis que le mouvement des électrons et leur libération des atomes produisent des courants électriques.
Cela fait partie de l'électromagnétisme, qui, avec la gravité et la force nucléaire faible et la force nucléaire forte, forme les interactions fondamentales de la nature.
Son étymologie vient du latin electrum, également du grec élektron, qui signifie «ambre». Le philosophe grec Thalès de Milet (624-546 av.J.-C.) a observé comment l'ambre magnétisé par friction avec l'électricité statique, et des siècles plus tard, le scientifique Charles François de Cisternay du Fay (1698-1739), a remarqué comment les charges positives d'électricité ils ont été révélés lorsque le verre a été frotté et, à leur tour, des négatifs ont été montrés lorsque des résines, telles que l' ambre, ont été frottées.
Le flux d'énergie provenant de charges mobiles ou statiques est ce qu'on appelle l'électricité, ou le transfert d'électrons d'un atome à un autre, et la force électrique qui en résulte est mesurée en volts ou en watts, un terme utilisé en électricité en anglais, et Il a été nommé d'après l'inventeur de la machine à vapeur James Watt (1736-1819).
Cependant, il est possible de trouver de l'électricité dans la nature, comme dans le cas des événements atmosphériques, de la bioélectricité (électricité présente chez certains animaux) et de la magnétosphère.
L'un des cas les plus connus d'animaux qui produisent de l'électricité est celui de l' anguille électrique, qui a dans son corps des électrocytes (un organe de cet animal qui génère des champs électriques), qui se trouvent dans tout son corps, fonctionnant de manière similaire à neurones et peut générer des décharges jusqu'à 500 volts.
Comme il existe une diversité d'éléments, leurs atomes sont différents; c'est pourquoi certains matériaux sont porteurs d'électricité et d'autres isolants. Les meilleurs conducteurs sont les métaux, car ils ont peu d'électrons dans leurs atomes, donc aucune plus grande quantité d'énergie n'est nécessaire pour que ces molécules subatomiques passent d'un atome à un autre.
Caractéristiques électriques
En fonction de sa dynamique, de son origine, de ses performances et des phénomènes qu'il produit, il possède des caractéristiques qui le distinguent. Parmi les principaux sont:
- Cumulatif. Il existe des appareils capables de stocker l'électricité dans des substances chimiques à l'intérieur d'accumulateurs, ce qui lui permet d'être conservé pour une utilisation ultérieure (piles).
- Sa manière d'obtenir. Dans le cas de batteries ou de cellules, il est obtenu chimiquement; également par induction électromagnétique lors du déplacement d'un conducteur dans un champ magnétique, comme les alternateurs; et de la lumière, lorsque certains types de métaux libèrent des électrons lorsque la lumière du soleil tombe sur eux (panneaux solaires).
- Ses effets. Ceux-ci peuvent être physiques, mécaniques ou cinétiques, thermiques, chimiques, magnétiques et lumineux.
- Ses manifestations. Ils peuvent être sous forme d' éclairs, d'électricité statique, de flux de courant, entre autres.
- Dangerosité. En générant de la chaleur, il peut provoquer de graves brûlures et, en cas d'exposition plus importante, la mort.
- Résistivité et conductivité. C'est l'opposition de certains types de matière devant son passage et son écoulement facile, respectivement.
Types d'électricité
Il existe plusieurs types d'électricité, les plus importants sont:
Statique
La statique provient d' une charge électrique excessive, qui s'accumule dans un matériau conducteur ou isolant.
On sait que les atomes sont composés d'un certain nombre de protons (charge positive) dans leur noyau et du même nombre d'électrons (charge négative) orbitant autour de lui, ce qui rend ledit atome électriquement neutre ou en équilibre; mais lorsque le frottement est généré entre deux corps ou substances, des charges peuvent être générées sur lesdits objets.
En effet, les électrons des deux matériaux entreront en contact, produisant un déséquilibre dans les charges des atomes, conduisant à l'électricité statique. Il est ainsi appelé parce qu'il est généré dans des atomes qui sont au repos et que sa charge ne bouge pas mais reste stationnaire. Un exemple de ceci est lorsque nous passons une brosse dans les cheveux et certains sont soulevés par la statique du frottement entre le matériau de la même chose et les cheveux. Les artefacts tels que les imprimantes utilisent de l'électricité statique pour révéler le toner ou l'encre sur le papier.
Dynamique
Ce type est produit par une charge en mouvement, ou son écoulement. Pour cela, une source électrique est nécessaire (qui peut être chimique, comme une batterie; ou électromécanique, comme une dynamo) qui fait circuler les électrons à travers un matériau conducteur à travers lequel ces charges électriques peuvent circuler.
Dans celui-ci, les électrons se déplacent d'un atome à l'autre et ainsi de suite. Cette circulation est connue sous le nom de courant électrique. Un exemple de ce type d'électricité est les prises électriques, qui sont une source dynamique d'électricité pour les appareils et autres appareils nécessitant de l'électricité.
Il est important de souligner l'existence d'autres types d'électricité, parmi lesquels:
- Basique: Ce type est celui qui fait référence à l' attraction de charges positives et négatives, où les objets seront chargés. Il est généré à partir de deux pôles, qui ne doivent pas nécessairement se toucher mais s'attirer l'un l'autre. Ce type d'électricité se retrouve dans les objets du quotidien.
- Comportementale: Il est considéré comme faisant partie de la dynamique, car c'est celui qui est transporté au moyen de conducteurs, c'est pourquoi il continue de se déplacer dans les circuits. Il existe différents conducteurs, tels que les métaux (en particulier le cuivre), l'aluminium, l'or, le carbone, entre autres.
- Electromagnétique: Il est généré par un champ magnétique, qui peut être stocké et émis sous forme de rayonnement, il est donc recommandé de ne pas s'exposer à ce type de champ pendant une longue période. Le physicien Hans Christian Ørsted (1777-1851) a découvert la relation entre le magnétisme et l'électricité, observant que le courant électrique crée un champ magnétique.
Parmi les applications de ce type d'électricité se distingue en médecine, par exemple, pour les appareils à rayons X ou pour réaliser une imagerie par résonance magnétique.
- Industriel: C'est ce qui doit être généré pour les grosses machines utilisées dans la production de masse de produits, qui nécessitent de grandes quantités d'énergie car elles sont de forte puissance.
Il a été développé après que la science a prouvé que les ressources énergétiques naturelles telles que la foudre, pouvaient être canalisées et utilisées par l'homme, devenant une puissante source d'énergie électrique, ce qui permettait de répondre aux besoins de l'industrie.
Manifestations électriques
Charge électrique
C'est une propriété que certaines particules subatomiques (électrons, neutrons et protons) doivent s'attirer et se repousser, ainsi que cela définit leur interaction électromagnétique. Ceci est produit dans les atomes, qui le transféreront aux molécules d'un corps différent, ou à travers un matériau conducteur. Il fait également référence à la capacité d'une particule à échanger des photons (particules de lumière ou d'énergie électromagnétique).
Ceci est présent, par exemple, dans l'électricité statique, qui est une charge stationnaire dans un corps. De plus, une charge donne naissance à la force électromagnétique, puisqu'elle produit une force sur les autres. Les charges peuvent être négatives et d'autres positives, et les charges du même type seront repoussées, tandis que les charges opposées attireront.
Les charges sont mesurées à travers l'unité coulomb ou coulomb et sont représentées par la lettre C, et signifie la quantité de charge qui traverse une section d'un conducteur en une période d'une seconde. La matière et l'antimatière ont des charges égales et opposées à leur particule correspondante.
Courant électrique
Il s'agit du flux de charge électrique à travers un matériau, produit par le mouvement d'électrons ou d'un autre type de charge. Il produira un champ magnétique, l'un des phénomènes électriques exploitables, dans ce cas par un électroaimant.
Les matériaux à travers lesquels ce flux circulera peuvent être solides, liquides ou gazeux. Dans les matériaux solides, les électrons se déplacent; les ions (atomes ou molécules qui ne sont pas électriquement neutres) se déplacent dans les liquides; et les gazeux, peuvent être à la fois des électrons et des ions.
La quantité de charge de courant pour une unité de temps est connue sous le nom d'intensité du courant électrique, symbolisée par la lettre I et exprimée en coulombs par seconde ou ampère.
Le courant électrique peut être:
- Continu ou direct, qui sont ces flux de charges qui circulent selon un trajet constant, il n'est interrompu par aucune période de vide, car il est dans un seul sens.
- Alternate, qui est celui qui se déplace dans deux directions, modifie son itinéraire et son intensité.
- Triphasique, qui est le regroupement de trois courants alternatifs de même amplitude, fréquence et valeur efficace (concept utilisé pour étudier les ondes périodiques), présentant une différence de 120º entre phase et phase.
Champ électrique
C'est un champ électromagnétique qui a été généré par une charge électrique (même lorsqu'il ne bouge pas) et qui affecte les charges qui l'entourent ou s'y trouvent. Les champs ne sont pas mesurables, mais les charges qui y sont placées peuvent être observées.
Un champ électrique est un espace physique où les charges électriques des différents corps interagissent, et la concentration de l'intensité d'une force électrique est définie. Dans cette région, les propriétés ont été modifiées par la présence d'une charge.
Potentiel électrique
Il fait référence à la capacité d'un corps électrique, ou à l'énergie dont il a besoin pour déplacer une charge ou effectuer un travail et est mesuré en volts. Ce concept est lié à celui de différence de potentiel, qui est définie comme l'énergie nécessaire pour déplacer une charge d'un point à un autre.
Celle-ci ne peut être définie que dans une zone limitée de l'espace pour un champ statique, puisque pour les charges mobiles on utilise les potentiels de Liénard-Wiechert (ils décrivent les champs électromagnétiques d'une distribution de charges mobiles).
Électromagnétisme
Cela fait référence aux champs magnétiques générés en raison des charges électriques en mouvement et qui produisent l'attraction ou la répulsion vers les matériaux qui se trouvent dans ces champs, ce qui peut générer du courant électrique.
Circuits électriques
Il se réfère à la connexion d'au moins deux composants électriques, de sorte que la charge électrique puisse circuler dans un chemin fermé dans un but spécifique. Ceux-ci sont constitués d'éléments tels que des composants, des nœuds, des branches, des mailles, des sources et des conducteurs.
Il existe des circuits avec un récepteur, comme dans le cas des ampoules ou des cloches; circuits en série, comme les lumières de Noël; circuits en parallèle, comme dans le cas des lumières qui s'allument avec le même interrupteur simultanément; circuits mixtes (ils combinent série et parallèle); et commutés, qui sont ceux qui permettent, par exemple, d'allumer une ou plusieurs lumières à partir de plus d'un point différent.
Histoire de l'électricité
Les antécédents de l'électricité remontent aux temps anciens, même près de trois mille ans avant Jésus-Christ, où l'être humain a observé certains phénomènes électriques dans la nature, sans savoir comment ils étaient produits ou leur dynamique. De même, ils ont été témoins de certains phénomènes magnétiques produits par certains types de matériaux obtenus dans la nature, comme la magnétite, ou sa présence chez les animaux.
Dans environ 2750 avant JC, la civilisation égyptienne a écrit sur les poissons électriques trouvés dans le Nil, en se référant à eux comme les protecteurs de l'autre faune qui s'y trouve. Vers 600 avant JC, Thalès de Milet fut la première personne à découvrir que l'ambre acquérait des propriétés électriques et magnétiques lorsqu'il était frotté avec un matériau spécifique. Mais l'électricité en tant que science remonte aux XVIIe et XVIIIe siècles, en plein milieu de la révolution scientifique, lorsque l'apparition de ce champ d'étude était le contexte parfait pour le début de la révolution industrielle, et son expansion dans le monde moderne qui montait, c'était crucial pour le développement de l'humanité.
Auparavant, au XVIe siècle, le philosophe et médecin William Gilbert (1544-1603) apporta d'importantes contributions à l'étude du phénomène électrique, en accordant une attention particulière à l'électricité et au magnétisme. Les termes «électricité» et «électrique» apparaissent pour la première fois en 1646 dans les travaux de l'Anglais Thomas Browne (1605-1682). Les unités de mesure des différents phénomènes électriques sont apparues plus tard grâce aux multiples apports d'intellectuels en physique.
Le scientifique, homme politique et inventeur Benjamin Franklin (1706-1790), en 1752, réussit à canaliser l'énergie électrique contenue dans un rayon à travers un cerf-volant, ce qui conduisit à l'invention du paratonnerre; un appareil utilisé pour conduire l'électricité de la foudre au sol. Plus tard, le physicien italien Alessandro Volta (1745-1827), inventa la batterie de tension en 1800 qui permettait de stocker de l'énergie, profitant de l'utilisation de l'électricité générée par des réactions chimiques; et en 1831 le physicien Michael Faraday (1791-1867), a développé le premier générateur électrique, qui a permis d'envoyer du courant électrique en continu.
La première étape de la révolution industrielle n'implique pas l'électricité pour son développement, car elle utilise l' énergie produite par la vapeur. Déjà vers la deuxième révolution industrielle du XIXe siècle, l'électricité et le pétrole étaient utilisés pour produire de l'énergie, ce qui a permis au scientifique Thomas Alva Edison (1847-1931) d'allumer la première ampoule à incandescence en 1879.
A la fin du XIXe siècle et au début du XXe siècle, Edison, défenseur du courant continu, et l'inventeur et ingénieur Nikola Tesla (1856-1943), père du courant alternatif, se disputent l'avenir de l'électricité.
Le courant continu a été popularisé aux États-Unis pour un usage domestique et industriel; cependant, on a vite découvert qu'il était inefficace sur de longues distances et lorsqu'une tension plus élevée était requise, et qu'il émettait d'énormes quantités de chaleur.
Tesla a développé des expériences qui ont conduit à découvrir des moyens alternatifs de transporter l'énergie électrique plus efficacement, ce qui a abouti à la découverte du courant alternatif.
George Westinghouse (1846-1914), un homme d'affaires américain, a soutenu et acheté l'invention de Tesla, qui a finalement remporté la bataille pour l'électricité parce qu'il s'agissait d'un type de courant moins cher avec moins de perte d'énergie.
Importance de l'électricité
Son importance est vitale pour la vie moderne, étant l'un des piliers fondamentaux de la société d'aujourd'hui, car fondamentalement tout ce que les humains utilisent implique l'électricité pour fonctionner: appareils électriques, machines, communications, certaines formes de transport, production de produits et services, pour le domaine de la médecine, de la science, entre autres.
Il peut être créé par l'homme ou exploité directement à partir de la nature. L'électricité produite par l'homme est créée par des turbines, des condenseurs et des machines qui dépendent de la force de la nature pour fonctionner, comme les barrages, qui utilisent la force de grandes quantités d'eau pour générer le courant qui alimente les grandes villes.
La planète Terre est également capable de générer de l'électricité, ces rayons, éclairs et éclairs que nous voyons dans le ciel au milieu d'une tempête sont des décharges électriques générées par la collision d'énormes amas de matière et d'énergie. Ceci est appelé courant électrique naturel et peut être utilisé par l'homme avec des paratonnerres et des conducteurs super résistants capables d'absorber l'impact d'une décharge d'une telle ampleur.
10 exemples d'utilisation de l'électricité
L'électricité a de multiples utilisations dans les activités humaines. Les exemples les plus marquants sont:
- Dans les véhicules avec de l'électricité automobile, qui circule à travers des circuits qui en atteignent certaines parties et qui nécessitent de l'électricité pour fonctionner, comme les lumières, le klaxon, le moteur, entre autres, et est générée à partir d'une batterie.
- Pour l'éclairage, c'est-à-dire pour allumer l'éclairage domestique, public et industriel.
- Pour l'allumage d'appareils électriques et électroniques.
- Pour générer de la chaleur dans les climats tempérés, par exemple par chauffage.
- Pour le transport, comme les avions, car ils ont besoin d'électricité pour décoller.
- Pour le domaine médical, utilisé dans les appareils utilisés pour l'analyse et les études.
- Dans l'industrie, qui nécessite de grandes quantités de charge électrique pour fabriquer des produits de consommation.
- Pour générer du mouvement grâce à des moteurs qui entraînent l'énergie électrique, convertissant l'énergie électrique en énergie mécanique.
- Pour les communications, utilisé dans des appareils tels que des antennes répétitives, des émetteurs, entre autres.
- Pour le transport et le contrôle de fluides, tels que l'eau, à travers des électrovannes qui aident à modérer le débit.
