L'électricité (théorie et pratique)

« du fonctionnement des dynamos , dans lesquelles une bobine de fil conducteur en rotati on dans un champ magnétique produit un courant électrique .

• Unit é : le tesla (symbole : 1) ou le gauss (symbole : G ) dans le système d'unités CGS (centimètre gramme seconde ) électromagnétique , peu utilisé aujourd'huij.

• Dans un circuit électrique où le flux magnétique (weber ; symbole : Wb) varie en fonction du temps (t) se crée une force électromotrice (e).

Sa valeur est donnée par la loi de Lenz : e = -cN/b /dt.

LOIS ET FORMULES 'EN COURANT CONTINU • ââbïie par Georg Simon Ohm en 1827 .

U=Rxl G= 1/R P=U x 1 = Rxl'"'U' /R '-l•Jellle • â.âblie par James Joule en 1841.

Le passage d 'un courant constant dans un conducteur produit de la dialeur (énergie calorifique ) proportionnellement à la résistance du système électrique et au carré de l'intensité de ce courant électrique .

la puissance perdue par le système s'écrit donc : P = R x I' Lois de Kirchhoff (loi H5 llœads et 1o1 m ullesl • Dans un circuit en parallèle, la somme des courants partant d'un nceud est égale à la • Discipline de la physique appliquant les caractéristiques du courant électrique au traitement et au transport de 11nformation (puces électroniques , ordinateurs , télécommunications , etc.).

•~ :Thalès décrit un phénomène électrostatique ; après avoir été frotté, l'ambre attire des corps légers .

L e mbne phénomène s 'observe avec le verre .

• Moyell Are : les Chinois utilisent la boussole , dont le fonctionnement est fondé sur le magnétisme terrestre .

·Ven r111 1000 : le pape Sylvestre Il fait planter des pics pointus à l'approche des orages .

Début de l'utilisation du paratonnerre .

• XYr s.

: William Gilbert propose le mot e/ectrko (du grec Mektron, qui signifie • ambre jaune •) pour rendre compte du phénomène d 'attraction de certaines matières .

Il met en évidence le magnétisme de la Terre.

• 1672 : Otto von Gericke fabrique le premier générateur électrostatique (boule de soufre traversée par une manivelle ) et observe la luminescence induite par un diamp électrique .

• Débat du XVIII' s.

: on décotMe somme - • • 1111111 que des matériaux sont isolants et des .&.

.&.

d'autres conducteurs.

Charles Du Fay courants ;i:::i: de Cistemay distingue les diarges qui 111111 «vitreuses • (positives) des diarges arrivent à + • résineuses • (négatives) .

ce nœud.

U • Ui •th•- • Uo • 1745 : le premier condensateur • Dans une addition des trnsiom ~ (~emmagasinant des charges maille électriques) est créé (bouteille de Leyde ).

(boude des courants • 1760 : Benjamin Franklin découvre le dans un cirruit électrique ), la somme paratonnerre et l'installe à Philadelphie .

des tensions est nulle (égale à O).

•Fin llu XVIII' s.

: Luigi Galvani Msls'- letale If• drailt découvre l'électricité animale • Dans un circuit électrique en série, si n résistances sont brandiées , la résistance totale du circuit R est égale à la somme des résistances : R=R 1 +R2+ .

..

+"n • Dans un circuit en parallèle : si n résistances sont branchées, l'inverse de la résistance 1/R est donnée par la formule : l/R = 1/R 1 + 1/R2 + .

..

+ lf"n • Si deux résistances seulement sont brandiées en parallèle, la résistance totale Rest donnée par la formule : R = (R1 x R1)/(R1 + R1) • Discipline de la physique qui s1ntéresse à l'électricité statique c 'est-à-dire aux charges électriques immobiles.

Elle permet d'expliquer certaines réactions mimiques et des phénomènes comme la foudre, les décharges ressenties lors du contact avec une carrosserie de voiture.

Elle a de multiples applications comme les tubes cathodiques et donc la télévision .

et la nature électrique de l'excitation des nerfs et des muscles.

-Alessandro Volta invente le premier générateur de courant électrique continu : la pile voltaîque.

-Laplace énonce les premières lois de l 'électromagnétisme .

- Coulomb énonce les premières lois de l 'électrostatique .

• XIXes.

-1800 : Nicholson et Carlyle décotMent l'électrolyse .

Davy observe l'arc électrique et aée la première lampe .

-1819 : expériences de Hans Œrsted sur l'électromagnétisme .

- 1820 : Louis-Marie Ampère énonce les premières lois de l'électromagnétisme .

- 1821 : Michael Faraday aée le premier moteur électrique .

- 1827 : Georg Simon Ohm énonce sa loi.

-1831 : Michael Faraday découvre l'induction .

-1841 : James Joule énonce les lois sur la déperdition de chaleur .

Paris s'éclaire avec des lampes à arc électrique .

- 1847 : Gustav Kirchhoff énonce ses lois.

-1864 : James Maxwell expose ses équations générales du champ électromagnétique .

- 18TI : Zénobe Gramme invente la dynamo .

-1876 : Graham Bell met au point le téléphone .

-1878 : Thomas Edison met au point la première lampe à incandescence.

-1881 : Joseph Thomson décotMe l 'existence de l 'électron .

- 1882 ; Marcel Deprez invente le système des lignes électriques.

-1887 : le métro londonien se dote d 'une traction électrique .

-1896 : Guglielmo Marcon i utilise les ondes radioélectriques pour mettre au point la radio .

A la fin du XIX' siècle : -Siemens conçoit le tramway électrique .

-On découvre l'électr ocardiogramme .

-Les premiers accidents par électrocution entrainent l'élaboration de règles de sécurité .

• Les premières exécutions sur diaise électrique ont lieu aux États-Unis • Wilhelm Rôntgen décotMe les rayons X.

c 'est le d ébut de la radiologie .

xx· s.

• Le siècle du • tout~ectrique • débute avec de nombreuses invention s : sonnettes , radiateurs , révetls, pistolets à peinture, laboureuses.

voitures , rais, etc.

......

..

ll!S ...

Allpft.~ Marle (mS-113') • Physicien et chimist e français , jette les bases cle l'électromagnétisme , de l'électrodyna- , .

mique et de la théorie électronique de la matière .

Invente notamment le télégraphe électrique et.

avec Arago, l'électrcniimant BecqHftl.

Antoine 11111-1m1 e1111n1es ~ • Découvre l'effet piézoélectrique et la • Utilisation de l 'énergie mécanique pile photovoltaïque.

produite par les déplacements de l'eau Cnnllfsll, Hetlrl (lm-11101 (marées , fleuves) dans les usines • Physicien et diimiste britannique , fonde marémotrices ou au niveau des l'électrostatique avec Charles Coulomb .

barrages .

Cette énergie mécanique est Coulo•, Curies de (17H- ll06 ) convertie en énergie électrique .

• Physicien français marque Plies et~ l'électrostatique et le magnétisme .

• Fabrication d'énergie électrique à bionce les lois qui régissent l'attraction partir d'énergie chimique .

Ils sont et la répulsion des charges électriques utilisés pour fournir une énergie Oois de Coulomb ).

Laisse son nom électrique aisément transportable à une unité de quantité électrique .

(piles.

batteries rechargeables, etc.) .

Edison, T1MNus (1147-1931) t.u- ~· l"'nv=ent'-'7-eu~r=~~ ~~ ~==..I • 1.'.énergie fournie par le vent américain, aée le (déplacement de masses d'air) fait télégraphe duplex.

le tourner les pales de grandes hélices ou phonographe (dont éoliennes .

\'.énergie mécanique est le principe est conçu transformée en électricité .

par le Français c.tnles solllres Charles Cros en • l.'.énergie solaire peut être utilisée 1876 ), le pour chauffer une substance dont microtéléphone et la lampe à l'énergie calorifique est ensuite incandescence .

Installe , Il New York, la transfonnée en électricité .

Les études première centrale électrique .

s'orientent aujourd'hui vers une Fll'lây , Midlael {1791-1167) production directe à partir de l'énergie • Autodidacte britannique , invente le solaire qui évite les déperditions moteur électrique , met au point d 'énergie (électricité photowltaique ).

l 'induction électromagnétique et Ctlltnles p.dlenml.- explique le phénomène de l'électrolyse .

• Exploitation de la chaleur dégagée Fr•kll1, Be1jlllill par la Terre (en Islande) .

Les sources (17N-1790) d'eau diaude sont utilisées directement • Homme politique et (chauffage centraQ ou traitées en homme de science centrales thermiques .

Des rodies américain, décotMe la chaudes et sèdies sont forées pour être nature électrique de traversées par des courants artificiels l'éclair et invente le d'eau qu'elles réchauffent paratonnerre .

berpe m Mdlels ----------- luis! Gllv11nl (nJ7-17H) •La majeure partie des déchets peut • Médecin italien.

pratique de être bnllée en centrale thermique pour Les diodes • Les diodes sont des composants électroniques laissant passer le courant dans un sens et pas dans l'autre.

• Elles servent à redresser le courant c ' est-à-dire à transformer un courant alternatif en courant continu.

• Une diode ne laisse en fait passer qu'une partie de la sinusoide, c'est pourquoi on parle de• courant redressé • et non de véritable • courant alternatif •.

-.....

-- - - nombreuses expériences d'excitabilité produire de l'électricité .

des nerfs et des muscles par l'électricité Qlllltpes dlHlres de,.......

sur les animaux.

En milliards de kWh (/998) Jeale, .llllles Prescott (1111-11119) • États-Unis : 3 212 ; • Physicien britannique, étudie la • Chine : 1 128 ; chaleur dégagée par un circuit • Russie : 827 ; électrique Qoi de Joule ) .

Nombreuses • Canada : 543 ; expériences sur les lois de conservation • Allemagne : SOS ; de l'énergie.

Ses travaux en • France : 486 ; thermodynamique sont li l'origine de la • Royaume-Uni : 337 ; découverte de la réfrigération .

laisse • Brésil : 307 ; son nom à une unité d'énergie .

Jr-..rt • r~~ Mllxwell.

Ill- C1erk (1131-1179) En France , le réseau de distribution Physicien britannique , énonce les de l'électricité (du site de production équations de l'électromagnétisme liant au consommateur) comprend : diamps électriques et magnétiques .

• 60 000 km de lignes à très haute Vultll, Aleu.IHnt tension (400 ooo volts) et a moyenne (1745-1127) tension (63 000 et 90 000 volts) ; Physicien italien, imiente • 590 000 km de lignes à moyenne l'eudK>mètre et la pie tension (20 ooo volts) ; éledrique.

laisse son • 630 000 km de lignes à basse tension nom à l'unité de mesure (380 et 220 volts) .

de la tension éledrique.

PRODUCTION D'ELECTRICITE • Production d'électricité par combustion de diarbon, de fuel ou de gaz (transformation de l'énergie thermique en énergie électrique).

En France, elles fournissent 5 % de l'électricité produite par EDF.

c.trlles mndUlns • Production d 'électricité par récupération de la chaleur dégagée par une réaction nudéaire (fission de l'uranium 235) .

1.'.énergie calorifique est ensuite transformée en énergie mécanique, puis électrique .

Fournissent 17 % de la production mondiale d'électricité .

CONSOMMATION D 'ÉLECTRICITÉ En milliards de kWh (1998) • États-Unis : 3 859 ; • Union européenne : 2 503 ; • Chine : 1 198 ; • Allemagne : 556 ; • Canacla : SJ4 ; • France : 453 ; • Royaume-uni : 3TI ; • Brésil : 361 ; • Espagne : 199.

C-'- hllllvldlelle Consommation d'électricité par habitant et par on • Canacla : 17 500 kWh ; • États-Unis : 13 500 kWh ; • France : 7 200 kWh ; • Grande-Bretagne : s 800 kWh ; • Espagne : 4 200 kW ; • Chine : 800 kW.. »