Courant électrique - Définition et Explications

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Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique (électrons).

Généralités

Historiquement, au début de l'étude de la conduction de l'électricité, les scientifiques ont pensé que les particules qui se déplaçaient dans les métaux étaient chargées positivement et ont défini en conséquence un sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) conventionnel du courant comme étant le sens de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) des charges positives. Plus tard on a mis en évidence que ce sont très majoritairement les électrons, particules chargées négativement, qui se déplacent dans les métaux et qui permettent la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) des courants électriques.

En effet, dans un conducteur métallique, les particules chargées et mobiles sont des électrons peu liés aux atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) auxquels ils appartiennent (on dit que ces électrons se trouvent dans la bande de conduction). On peut considérer qu'ils se déplacent facilement dans le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) métallique. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée aux extrémités du conducteur, elle provoque le déplacement de ces électrons, ce que l'on appelle courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...). Le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) des atomes contient des ions positifs : les atomes qui ont perdu un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...). Mais ces derniers, prisonniers du réseau par les liaisons métalliques, sont quasiment immobiles et ne participent que de manière infime à la circulation du courant.

En revanche, dans les électrolytes, solutions contenant simultanément des ions chargés positivement et des ions chargés négativement, toutes les particules chargées participent à la circulation du courant. Les charges positives circulent dans le sens conventionnel et les charges négatives dans l'autre sens.

Les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) qui possèdent beaucoup de porteurs de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) libres et qui sont donc facilement traversés par un courant électrique sont dits conducteurs, ceux qui n'en possèdent pas ou très peu sont dits isolants ou diélectriques.

L'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) est un bon isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes....), mais au-delà d'un certain seuil, quand le champ électrique (En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules...) est trop grand, les électrons sont arrachés aux atomes, qui deviennent des particules ionisées ou ions, et l'air devient un plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées...). Le plasma étant un conducteur parfait, il laisse passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) le courant électrique : de l'éclair à l'étincelle.

Certains dispositifs peuvent laisser passer le courant électrique dans un sens, mais pas dans l'autre. C'est le cas des diodes qui sont réalisées à l'aide de jonctions de semi-conducteurs dopés différemment : jonction PN ou jonction métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) semi-conducteur (Un semi-conducteur est un matériau qui a les caractéristiques électriques d'un...).

Types de courant

  • Courant continu (Le courant continu est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un...)
  • Courant alternatif (Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current...)
    • Courant sinusoïdal

Sens du courant électrique

Par convention, dans un circuit électrique (Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants...) en boucle simple et en courant continu, le courant électrique sort du générateur par la borne positive (+), traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de...) le circuit électrique et revient au générateur par sa borne négative (-).

C'est ce qu'on appelle le sens conventionnel du courant électrique, il peut être différent du sens réel de déplacement des porteurs de charges.

Ainsi lorsque les porteurs de charges sont des électrons (cas le plus fréquent), ou des anions leur mouvement effectif est du - vers le +, sens de déplacement des particules chargés négativement donc attirés par le positif.

Au contraire cations et trous d'électrons se déplacent dans le sens conventionnel du courant.

Cette convention est dite " récepteur ", car elle décrit ce qui se passe dans les câbles d’alimentation et les appareils.

Dans les générateurs électriques

À l'intérieur des générateurs électriques où l'on crée le potentiel qui permet aux charges de se mettre en mouvement, les électrons se déplacent de la borne positive vers la borne négative. Ceci est rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie)...) possible grâce à la conversion d'une autre forme d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) (ex. : l'énergie électrochimique dans le cas d'une pile).

C'est la convention dite " générateur ".

Intensité du courant (I)

L'intensité du courant électrique en un point (Graphie) du circuit correspond au débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...) de la charge passant dans le conducteur en ce point.

i={dq \over dt}

q en coulombs et t en secondes.

L'intensité i du courant électrique se mesure en ampères (unité SI) dont le symbole normalisé est A.

L'intensité se mesure à l'aide d'un ampèremètre (Un ampèremètre est un appareil qui mesure l'intensité d'un courant électrique dans un circuit....) qui doit être branché en série. Sa borne " com " doit être reliée à la borne " - " du générateur.

Vitesse (On distingue :) de propagation

La propagation de l'influx électrique se fait à une vitesse voisine de celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) (aux effets capacitifs près), mais ce n'est pas pour autant la vitesse des électrons qui le constituent. Ceux-ci voyagent plus modestement à quelques millimètres ou centimètres par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...), en fonction de l'intensité du courant et de la section du conducteur.

Utilisation du courant

La propagation de l'influx électrique peut servir à son utilisation à distance comme source d'énergie. Ce fut sa principale utilisation au début de l'ère industrielle.

Elle peut aussi servir aux transmissions d'informations, depuis le simple télégraphe (Le télégraphe (du grec τηλε têlé, loin et...), jusqu'aux systèmes modernes de traitement et d'échange d'informations (ordinateur, informatique). Dans ce cas, une ou plusieurs caractéristiques du courant électrique sont contrôlées et modulées par l'émetteur de l'information pour construire un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) électrique. Dans le cas du télégraphe, les seules présence et absence (suivant un rythme codé) du courant électrique transmettaient l'information. - Le XXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...) a vu se développer l'utilisation de nombreux autres phénomènes possibles pour contrôler le courant électrique qui sont très largement utilisés en électronique. Grâce à eux, il est possible de traiter le courant électrique (mais aussi les ondes (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...) électromagnétiques) comme un vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet...) d'informations, un signal électrique (ou électromagnétique) à l'échelle microscopique. -

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