Comment fonctionne l’électricité ?

Dans cet article, nous allons apprendre le concept de base derrière le fonctionnement de l’électricité selon la théorie classique. Nous aborderons les atomes, les électrons, les protons, les neutrons. Puis, nous passerons à la différence entre les conducteurs et les isolants, les fils et les câbles, les circuits, les volts et la tension, les courants et les ampères, les résistances, la résistance et les ohms, etc. Enfin, nous aborderons la différence entre le courant alternatif et le courant continu. Ce sont les bases à appréhender pour comprendre le fonctionnement de l’électricité avant d’aborder des domaines plus avancés du génie électrique et électronique. 

L’atome

Les différents matériaux ont différents types d’atomes. Au centre d’un atome, se trouve le noyau, qui abrite deux particules appelées neutrons et protons. Le Neutron n’a pas de charge électrique, mais le Proton a une charge électrique positive.

Autour du noyau se trouvent différentes couches de coquilles orbitales qui agissent comme des trajectoires de vol pour un autre type de particule connu sous le nom d’électron. Les électrons voyagent le long de ces trajectoires un peu comme les satellites orbitent autour de notre planète, sauf que les électrons voyagent presque à la vitesse de la lumière.

La charge négative des neutrons est attirée par la charge positive du proton qui maintient les électrons en orbite. Chaque coquille orbitale peut contenir un nombre déterminé d’électrons. Le nombre de protons, de neutrons et d’électrons que possède un atome nous indique de quelle matière il s’agit et la combinaison est unique pour chaque matière.

Il peut être intéressant également de se pencher sur le fonctionnement du telerupteur lorsqu’il s’agit d’électricité. 

Conducteurs et isolants

Les matériaux qui peuvent laisser passer les électrons sont connus sous le nom de « Conducteurs », ce qui signifie qu’ils peuvent conduire l’électricité. La plupart des métaux sont des conducteurs. Les atomes qui n’ont pas d’électrons libres sont connus comme des isolants, des matériaux comme le verre et le caoutchouc en sont de bons exemples.

Nous pouvons combiner les Conducteurs et les Isolants ensemble pour utiliser l’électricité en toute sécurité. Ceci est fait en entourant le conducteur avec un isolant, cela permet aux électrons de circuler, mais cela restreint où ils peuvent circuler. C’est ainsi que fonctionnent les câbles et les fils.

Fils et câbles

Si nous regardions à l’intérieur d’une tranche de câble en cuivre, nous verrions les électrons libres des atomes se déplacer d’un atome à l’autre, cependant cela se produit de manière aléatoire dans n’importe quelle direction.

Si la tranche de câble était ensuite connectée en circuit fermé à une source d’énergie telle qu’une batterie, alors la tension forcera les électrons libres à se déplacer. Cela les fera tous circuler dans la même direction, pour essayer de revenir à l’autre borne de la batterie.

Circuits

Le terme circuits fait référence à un chemin que les électrons peuvent emprunter pour aller entre les deux bornes de la source d’énergie (Positive et Négative).

Lorsqu’un circuit est fermé alors les électrons peuvent circuler d’une borne à l’autre. Quand un circuit est ouvert alors il y a un espace dans le circuit donc les électrons ne peuvent pas circuler.