Électricité - Définition

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L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la matière, se manifestant par une énergie. L'électricité désigne également la branche de la physique qui étudie les phénomènes électriques et leurs applications. Pour les scientifiques, l'électricité est très liée au magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces...), ils ont donc créé une discipline, l’électromagnétisme, qui regroupe l'étude des phénomènes électriques et magnétiques.

C'est au cours du XIXe siècle que les propriétés de l'électricité ont commencées à être comprises. Sa maîtrise (La maîtrise est un grade ou un diplôme universitaire correspondant au grade ou titre de...) a permis l'avènement de la seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) révolution industrielle. Aujourd'hui l'énergie électrique (Un apport d'énergie électrique à un système électrotechnique est nécessaire pour qu'il...) est omniprésente dans les pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) développés : à partir de différentes sources d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) (hydraulique, thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de...), nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :), ...) l'électricité est de nos jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...) un vecteur énergétique (Tout ce qui est capable de véhiculer de l’énergie peut être considéré comme un vecteur...) employé à de très nombreux usages domestiques ou industriels.

La foudre fut la première manifestation visible de l'électricité pour les humains.
La foudre (La foudre est un phénomène naturel de décharge électrostatique disruptive qui...) fut la première manifestation visible de l'électricité pour les humains.
Câbles électriques haute tension plus un Transformateur électrique de distribution
Câbles électriques haute tension (La tension est une force d'extension.) plus un Transformateur électrique (Un transformateur électrique est un convertisseur qui permet de modifier les valeurs de la tension...) de distribution

Nature de l'électricité

Comme la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...), la charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de...) est une propriété de la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses...) à l'origine de certains phénomènes. Personne n'a jamais observé directement une charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement...) électrique, mais en étudiant certaines particules : les électrons et les protons, les scientifiques ont remarqué que ces particules n'avaient pas les mêmes charges, et que bien souvent elle étaient opposées.

Des charges de nature opposées s'annulent ; la matière ordinaire, qui possède autant de protons que d'électrons, est donc électriquement neutre.

Contrairement à la masse, il existe deux types de charges électriques, qui se comportent comme si elles étaient " opposées " l'une à l'autre ; on les appelle donc par convention positive et négative.

deux charges de nature opposée s'attirent deux charges de même nature, par exemple deux charges positives, se repoussent

C'est le mouvement des charges électriques dans la matière qui est à l'origine de l'électricité.

L'électricité statique (Le mot statique peut désigner ou qualifier ce qui est relatif à l'absence de mouvement. Il peut...)

Les atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) qui composent la matière sont faits d'électrons chargés négativement qui se déplacent autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne...) d'un noyau composé de neutrons (électriquement neutres) et de protons chargés positivement. Le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d'électrons étant égal au nombre de protons, l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection...) est électriquement neutre.

Quand on frotte certains matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) entre eux, les électrons superficiels des atomes de l'un sont arrachés et récupérés par les atomes de l'autre. Par exemple une tige (La tige est chez les plantes, l'axe généralement aérien, qui prolonge la racine et...) de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) frottée sur un tissu de soie (De la soie (fibre textile d'origine animale) est produite par de nombreux insectes, araignées...) se charge positivement, car ses atomes perdent des électrons au bénéfice de la soie ; Si on frotte un ballon de baudruche (La baudruche est une pellicule extraite des l'intestin de divers animaux, et, par analogie, une...) sur des cheveux secs, on le charge négativement, car il capte des électrons aux cheveux.

Une règle en plastique frottée sur des vêtements possède une charge négative. Elle peut alors attirer des petits morceaux de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres...). La règle modifie, par induction électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre...), la répartition des charges dans le papier : les charges négatives de la règle repoussent les charges négatives à l'autre extrémité du morceau de papier et attirent les charges positives des atomes de papier.

On parle d'électricité statique, car les charges électriques ne peuvent pas circuler : elles sont piégées dans des matériaux isolants : (le plastique, le verre, le papier..) qui résistent à la circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) des charges. Il est toutefois possible de leur associer un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) (détectable directement ou par le champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) qu'il crée) en mettant en mouvement le matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) chargé.

Le courant électrique

Il existe aussi des matériaux conducteurs, comme les métaux, l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) salée, le corps humain (Le corps humain est la structure physique d'une personne.) ou le graphite (Le graphite est un minéral qui est, avec le diamant, la lonsdaléite et la chaoite, l'un...) par exemple, qui permettent aux charges électriques de se déplacer facilement.

Lorsqu'on marche (La marche (le pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est un...) sur une moquette (La moquette ou tapis mur à mur (qc) était à l'origine une etoffe à trame et chaîne en fil mais...), le frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre...) des pieds sur le sol arrache des électrons et le corps se charge d'électricité statique. Quand on touche une poignée de porte métallique, on ressent alors une petite décharge électrique (Le terme décharge électrique désigne des phénomènes variés :) accompagnée d'une étincelle, causée par le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) brutal des charges électriques s'écoulant vers le sol à travers les matériaux conducteurs de la porte.

Cet écoulement est dû au fait qu'il y avait plus de charges dans le corps que dans le sol : comme deux charges de même nature ont tendance à se repousser, dans un conducteur elles vont chercher à se déplacer vers le point (Graphie) le moins chargé. Cette différence de charges entre le corps et le sol est appelée une différence de potentiel.

Pour créer un courant électrique, il faut donc un circuit de matériaux conducteurs qui permettra aux charges électriques de se déplacer et, un système capable de créer une différence de potentiel entre les deux extrémités du circuit. Ce système est appelé un générateur : ce peut être par exemple une pile ou une dynamo (Abréviation de dynamoélectrique, dynamo désigne une machine à courant continu fonctionnant en...).

Le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) du courant

Dans un circuit électrique (Un circuit électrique est un ensemble simple ou complexe de conducteurs et de composants...) on dit que le courant électrique, noté I, circule entre les électrodes depuis le pôle positif vers le pôle négatif du générateur. Ce sens est purement conventionnel puisque le courant peut aussi bien être causé par des charges positives qui seront attirées par le pôle négatif du générateur, que par des charges négatives qui se déplaceront en sens inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de...), vers le pôle positif. C'est ainsi que dans un fil électrique (Un fil électrique, ou câble électrique est un organe fait d'un matériaux conducteur servant au...), les charges positives (les noyaux des atomes) restent fixes dans la structure du métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) et ne peuvent constituer aucun courant électrique ; le courant électrique dans un métal est créé uniquement par le déplacement des charges négatives (les électrons libres) vers le pôle positif du générateur : c'est un courant électronique, cependant on utilise toujours le sens conventionnel I du courant, institué avant cette découverte.

On parle de courant continu (Le courant continu est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un...) quand le sens reste constant et, de courant alternatif (Le courant alternatif (qui peut être abrégé par CA, ou AC, pour Alternating Current...) quand il change périodiquement. La fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un...) d'un courant alternatif est le nombre de périodes par seconde. Elle s'exprime en hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du...) [Hz], par exemple en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un...) le courant distribué dans les installation électriques est à une fréquence de 50 Hz et en Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et...) 60 Hz.

Analogie hydraulique (L'hydraulique désigne la branche de la physique qui étudie les liquides. En tant que telle, les...)

Pour comprendre certaines propriétés du courant électrique, il est intéressant de le comparer à de l'eau s'écoulant dans un circuit de tuyaux. Le générateur peut alors être vu comme une pompe (Une pompe est un dispositif permettant d'aspirer et de refouler un fluide.) chargée de mettre en pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée...) ce liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) dans les tuyaux.

La différence de potentiel, ou tension, ressemble alors à la différence de pression entre deux points du circuit d'eau. Elle est notée U, et exprimée en volts [V].

L'intensité du courant électrique peut être rapprochée du débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers...) d'eau dans le tuyau. Elle mesure le nombre de charges qui passent chaque seconde à un point du circuit ; elle est souvent notée I, et mesurée en ampères [A].

La résistance d'un circuit électrique serait alors analogue au diamètre (Dans un cercle ou une sphère, le diamètre est un segment de droite passant par le centre...) des tuyaux. Plus les tuyaux sont petits, plus il faut de pression pour avoir le même débit ; de façon analogue, plus la résistance d'un circuit est élevée, plus il faut une différence de potentiel élevée pour avoir la même intensité. La résistance électrique mesure donc la faculté de freiner plus ou moins le passage du courant. Elle est notée R et, elle est exprimée en ohms (Ω).

Il est possible de pousser cette analogie beaucoup plus loin [1] mais il est important de garder à l'esprit qu'elle a ses limites et que certaines propriétés du courant électrique s'écartent sensiblement de ce modèle à base de fluide (Un fluide est un milieu matériel parfaitement déformable. On regroupe sous cette...), de tuyaux et, de pompes.

Histoire de l'électricité

Électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) est un mot provenant du grec êlektron signifiant ambre (L’ambre est une oléorésine fossile sécrétée par des conifères,...) jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...). Les anciens Grecs avaient découvert qu’en frottant l’ambre jaune, celui-ci produisait une attirance sur d’autres objets et, parfois des étincelles. Ils ont donc appelé cette force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) électricité.

En 1799, Alessandro Volta (Le comte Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, né à Côme le...) invente la pile électrique (Une pile électrique (ou plus simplement pile) est un dispositif électrochimique...) et en 1868 le belge Zénobe Gramme (Le gramme est une unité de masse du Système international (l'unité de base est le kilogramme) et...) réalise la première dynamo. En 1879 Thomas Edison (Thomas Edison (Thomas Alva Edison) (11 février 1847 à Milan Ohio - 18 octobre 1931 à...) présente sa première ampoule électrique à incandescence, une centrale hydraulique de 7 kW est construite la même année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié...) à Saint-Moritz, puis, en 1883, Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs créent la première ligne électrique. En 1889, une ligne de 14 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) est construite dans la Creuse, entre la Cascade des Jarrauds lieu de production et la ville (Une ville est une unité urbaine (un « établissement humain » pour...) de Bourganeuf.

L'électricité se développe alors progressivement pendant le vingtième siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui...), d'abord dans l'industrie, l'éclairage public et le chemin de fer (Le chemin de fer est un système de transport guidé servant au transport de personnes et...) avant d'entrer dans les foyers. Différents moyens de production de l'électricité se développent : Centrales hydraulique, thermique, éolien, puis nucléaire...

La production d'électricité

Sources de l'électricité mondiale en 2000 [2]
  • a : charbon 39%
  • b : hydroélectrique 17%
  • c : nucléaire 17%
  • d : gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) 17%
  • e : pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...) 8%
  • f : éolienne (Une éolienne est un dispositif qui utilise la force motrice du vent. Cette force peut être...), géothermique.. 2%

L'électricité représente environ un tiers de l'énergie consommée dans le monde (Le mot monde peut désigner :). L'électrotechnique (Étymologiquement l'électrotechnique désigne l'étude des applications techniques de...) est la science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire...) des applications domestiques et industrielles (production, transformation, transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...), distribution et utilisation) de l'électricité.

La méthode la plus courante pour produire de grandes quantités d'électricité est d'utiliser un générateur, convertissant une énergie mécanique (L'énergie mécanique est une quantité utilisée en mécanique classique pour désigner l'énergie...) en une tension alternative (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié...). D'une manière générale la source n'est pas forcément mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes...), on peut penser aux piles ou aux panneaux solaires par exemple.

Cette énergie d'origine mécanique est la plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) obtenue à partir d'une source de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...), issue elle-même d'une énergie naturelle, telles les énergies fossiles, pétrole, nucléaires ou une énergie renouvelable (Une énergie renouvelable est une source d'énergie se renouvelant assez rapidement pour être...), l'énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de...). On peut également directement utiliser une énergie mécanique, l'énergie hydraulique (L'énergie hydraulique est l'énergie mise en jeu lors du déplacement ou de l'accumulation d'un...) ou l'énergie éolienne (L'énergie éolienne est l'énergie du vent et plus spécifiquement, l'énergie tirée du vent au...).

Transport et distribution

Le courant qui circule sur réseau électrique (Un réseau électrique est un ensemble d'infrastructures permettant d'acheminer...) est le plus souvent alternatif et triphasé (Le triphasé est un système de trois tensions sinusoïdales de même fréquence qui sont...) car c'est le plus économique à produire et à transporter. Alors que le consommateur final à besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) de courant à basse tension (Les normes européennes définissent le domaine de la basse tension (abréviation BT) comme les...), moins dangereux à utiliser, il est plus économique de transporter un courant à très haute tension (La très haute tension (THT) est une ancienne dénomination de la classe des tensions utilisées...) sur de longues distances.

En effet, à puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) constante, si l'on augmente la tension, alors on réduit l'intensité du courant (P=U*I) et donc, également les pertes par effet Joule (L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique. Il se produit lors du...) ou pertes thermiques (Pth=R*I²), mais aussi l'effet "peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) d'orange" qui limite la circulation des forts courants à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) extérieure des conducteurs ce qui obligerait l'utilisation de câbles de cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre...) de plus grosse section. On utilise donc des transformateurs élévateurs de tension de manière à réduire l'intensité du courant pour le transporter et, des transformateurs abaisseurs de tension pour la distribution (en Basse tension) aux usager.

Conversion transformation

Les tensions électriques peuvent être transformées et converties.

En règle générale pour les grosses puissances, les tensions sont alternatives et passent par des transformateurs pour convertir le courant en flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) magnétique lui-même converti à nouveau en courant grâce à des bobines. Ce principe permet de changer le niveau de tension tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) en conservant la fréquence et une isolation galvanique entre le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) primaire et secondaire du transformateur. Pour les puissances le permettant technologiquement, on utilise des convertisseurs à semi-conducteurs (transistors, thyristors) :

  • Des redresseurs pour convertir une tension alternative en tension continue.
  • Des onduleurs pour convertir les tensions continues en alternatives.
  • Des convertisseurs permettent la conversion directe de tension continue en tension continue par découpage à haute fréquence.

Stockage

Pour l'électricité transportée et distribuée au moyens de conducteurs, il est nécessaire d'équilibrer à tout moment la production et la consommation. Les centrales thermiques au gaz, au pétrole ou au charbon, sont généralement utilisées pour répondre à des pics de demande. On utilise aussi des stations de pompage-turbinage entre deux retenues d’eau : pendant les heures (L'heure est une unité de mesure  :) creuses l'eau est pompée vers le bassin supérieur et pendant les heures de pointe l'eau passe dans une turbine (Une turbine est un dispositif rotatif destiné à utiliser la force d'un fluide (eau, vapeur, air,...) qui produit un appoint d'électricité sur le réseau.

Il est aussi possible de stocker l'électricité à petite échelle au moyen de batteries d'accumulateurs, de condensateurs ou de bobines d'inductances.

  • Les batteries d'accumulateurs sont très répandues pour l'utilisation des équipements et systèmes autonomes fixes ou mobiles.
  • Les condensateurs sont utilisés depuis longtemps en électricité et électronique, mais il est apparu récemment les supercondensateurs permettant de disposer de plus de puissance instantanée qu'avec des batteries d'accumulateurs classiques de taille plus grande, mais pendant des temps très courts. Une utilisation possible peut trouver sa place dans la traction électrique automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...) pour les phases transitoires d'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique,...), d'autant plus que la recharge des condensateurs est presque instantanée.
  • Le stockage de l'énergie électrique dans des selfs ou bobines d'inductances n'offre d'intérêt qu'avec des matériaux supraconducteurs, ce qui n'est encore que du domaine expérimental en matière de stockage.

Les métiers de l’électricité

L'électrotechnique est une technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) qui peut être pratiquée par un ingénieur (« Le métier de base de l'ingénieur consiste à résoudre des problèmes de nature...), un électrotechnicien, un dessinateur-projeteur...

Le bobineur (Le bobineur est le technicien qui réalise les circuits magnétiques avec l'aide de différentes...) est un technicien qui réalise les circuits magnétiques comme ceux des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) ou des générateurs. Le monteur-câbleur réalise les armoires de commande (Commande : terme utilisé dans de nombreux domaines, généralement il désigne un ordre ou un...), et il procède au raccordement.

Les électriciens câblent les réseaux basse tension dans le bâtiment, l'industrie, le tertiaire, la marine, l'aéronautique (L'aéronautique inclut les sciences et les technologies ayant pour but de construire et de...) ou l'automobile par exemple.

Utilisation de l'électricité

Aujourd'hui l'électricité sert pour l'éclairage, le chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un...) ou la climatisation (La climatisation est la technique qui consiste à modifier, contrôler et réguler les...). Elle fait tourner les moteurs électriques qui font avancer les trains ou fonctionner les appareils ménagers. Elle fait fonctionner les appareils électroniques, le téléphone (Le téléphone est un système de communication, initialement conçu pour transmettre la voix...), la radiodiffusion, la télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de...), la sonorisation (La sonorisation est le renforcement d'une ou plusieurs sources sonores trop faibles afin de leur...). L’informatique, les automates, les communications numériques (internet, réseaux) ont besoin d'électricité.

Le réseau domestique

À part les appareils à piles ou les batteries d'automobile, la majorité de l'électricité utilisée dans la vie (La vie est le nom donné :) quotidienne provient du réseau électrique. Chaque habitation est reliée au réseau par l'intermédiaire d'un tableau (Tableau peut avoir plusieurs sens suivant le contexte employé :) qui contient au moins un compteur destiné à la facturation ainsi qu'un disjoncteur (Un disjoncteur est un organe électromécanique, voire électronique, de protection, dont la...) servant d'interrupteur (Un interrupteur (dérivé de rupture) est un dispositif ou organe, physique ou virtuel, permettant...) général et, permettant de protéger l'installation. De ce disjoncteur sortent deux conducteurs qui alimentent l'installation domestique : la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) et le neutre et parfois deux conducteurs de phase supplémentaires, dans les installations triphasées. On trouve un troisième conducteur pour la mise à la terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...).

On trouve ensuite un tableau de fusibles ou de disjoncteurs, distribuent le courant dans les différents circuits de la maison (Une maison est un bâtiment de taille moyenne destiné à l'habitation d'une famille,...). On prévoit généralement des circuits spécialisés pour les appareils qui ont besoin de beaucoup de puissance (four, cuisinière électrique, lave-linge, lave-vaisselle, chauffe-eau...), normalement, par pièce un circuit pour l'éclairage et un pour les prises électriques.

On utilise des interrupteurs pour ouvrir ou fermer les circuits électriques. Il est possible d'utiliser des montages spéciaux comme un va-et-vient ou un télérupteur quand on souhaite créer plusieurs points de commande, par exemple à chaque bout d'un couloir.

Applications industrielles

  • L'électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de...) sert à fabriquer l'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....), à plaquer les métaux...
  • Les moteurs électriques servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à fournir de l'énergie de fonctionnement des machines
  • Les arcs électriques servent à souder ou à découper des métaux
  • l'alimentation de circuits électroniques, de relais, de contacteurs permet des séquences automatisées.

Santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) et électricité

L'électrisation (Le terme électrisation signifie charger d'électricité (ou de charges électriques) un objet.) est le passage de courant électrique dans le corps humain. Quand le courant est trop fort cela peut par exemple entraîner des brûlures ou un arrêt cardiaque. On considère habituellement qu'une tension de plus de 50 V alternatifs / 120 V continus présente un danger potentiellement mortel : voir électrocution (L'électrocution est le décès consécutif au passage de courant électrique dans le corps humain...).

Les conséquences d'une électrisation dépendent de la nature de la tension (alternative ou continue), de la résistance du corps humain généralement admis comme étant à 5000 ohms et 500 ohms dans l'eau, de l'amplitude (Dans cette simple équation d’onde :) du courant circulant et du temps de passage de ce courant. Il est couramment admis quelques seuils sur lesquels se basent les règles de sécurité :

  • Au-dessus de 20 mA, danger de fibrillation cardiaque si passage par le cœur. Donc, en dessous de la TBT (Très Basse Tension) 50 VAC / 120 VDC, peu de danger pour l'homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo...) (U/R<30mA).
  • Au delà de ces tensions le danger est bien réel
  • Au-dessus de 1000 V, danger même sans être au contact car ionisation (L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une...) de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...) autour du conducteur, les distances d'approche minimales sont évaluées (d'où l'interdiction d'entrer dans les transformateurs électriques).

Il est à noter que l'absence visuelle de brûlure (La brûlure est une destruction partielle ou totale pouvant concerner la peau, les parties...) après une électrisation n'exclue pas des brûlures internes sur le chemin de passage du courant dans le corps pouvant engendrer des nécroses.

Mais l'électricité sert aussi à soigner : elle est la seule énergie pouvant alimenter les appareils de pointe utilisés en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la...), permettant des techniques de soin telles que radiothérapie (La radiothérapie est une méthode de traitement locorégional des cancers, utilisant...), électropuncture, stimulateur cardiaque (Le stimulateur cardiaque, ou pacemaker, ou pile est un dispositif implanté dans...), prothèse), et de diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de...) telles que radiographie (La radiographie est l'ensemble des techniques permettant de réaliser des clichés à...), scanner (Un scanneur, ou numériseur à balayage est l'équivalent du terme anglais scanner, qui vient du...), résonance (La résonance est un phénomène selon lequel certains systèmes physiques...) magnétique, endoscopie (L'endoscopie est une méthode d'exploration et d'imagerie médicale ou industrielle qui...).

Contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le...) réglementaire

En France, le décret N° 88-1056 du 14 novembre 1988 traite de la protection des travailleurs dans les établissements assujettis au code du travail livre 2 titre 3 qui mettent en œuvre des courants électriques. Il s’applique également aux entreprises étrangères à l’établissement et auxquelles celui-ci confie soit des travaux sur ses propres installations électriques, soit des travaux de quelque nature que ce soit au voisinage (La notion de voisinage correspond à une approche axiomatique équivalente à celle de la...) d’installations électriques.

Normalisation

Il existe en France trois normalisations en électricité :

  • internationale : la Commission électrotechnique internationale (CEI)
  • européenne : le Comité européen de normalisation en électronique et en électrotechnique (CENELEC)
  • française : l’Union technique de l'électricité (UTE)

La normalisation en France est réglementée par la loi du 24 mai 1941 qui a créé l’Association française de normalisation (AFNOR) et définit la procédure d’homologation des normes. Cette loi est complétée par le décret n° 84-74 du 26 mai 1974, modifié par les décrets n° 90-653 et 91-283.

Par ailleurs, une norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un...) homologuée peut être rendue d’application obligatoire par arrêté, mais cette procédure n’a été jusqu’à présent que peu utilisée en électricité. ( NF C 15-100, NF C 13-200 )

Il existe deux grandes familles de normes qui visent d’une part la construction du matériel électrique et d’autre part la réalisation des installations électriques.

Les principales normes de réalisation sont :

  • la NF C 15-100 : installations électriques à basse tension ;
  • la NF C 13-100 : postes de livraison ;
  • la NF C 13-200 : installations électriques à haute tension ;
  • la NF C 14-100 : installations de branchement (basse tension).

Les principales normes de conception sont :

  • la NF C 20-010 : classification des degrés de protection procurés par les enveloppes ;
  • la NF C 20-030 : règles de sécurité relatives à la protection contre les chocs électriques ;
  • la NF C 71-008 : baladeuses.

L'électricité dans la nature

Les échanges électriques sont omniprésents dans la nature. En général, il s’agit de phénomènes ni très visibles, ni évidents, mais ils sont fondamentaux ; les forces électromagnétiques et électrofaibles font partie des quatre interactions fondamentales qui structurent tout l’univers.

La foudre

La friction de nombreux matériaux naturels ou artificiels produit de la triboélectricité (La triboélectricité (du grec tribein qui signifie frotter) désigne le...). La foudre est une énorme décharge électrique due à l'accumulation d'électricité statique dans les nuages. En temps normal l'air est un isolant (Un isolant est un matériau qui permet d'empêcher les échanges d'énergie entre deux systèmes....) qui ne laisse pas passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) l'électricité. Quand les nuages d'orages accumulent trop de charges électriques, ils parviennent à modifier la structure de l'air en la transformant localement en un plasma ( En physique, le plasma décrit un état de la matière constitué de particules chargées (d'ions...) ionisé qui conduit l'électricité. Des arcs électriques se forment alors entre le nuage (Un nuage est une grande quantité de gouttelettes d’eau (ou de cristaux de glace) en...) et la terre : les éclairs.

L'électrisation de l'air peut donner lieu à d'autres phénomènes, comme le Feu (Le feu est la production d'une flamme par une réaction chimique exothermique d'oxydation...) de Saint-Elme

Au cœur de la matière

C'est l'électricité qui permet la cohésion des atomes de la matière, par exemple dans les cristaux de sels. Les circulations de charges électriques interviennent dans de nombreux phénomènes naturels, et notamment dans les réactions chimiques d’oxydo-réduction comme la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la...).

Le champ électromagnétique (Un champ électromagnétique est la représentation dans l'espace de la force...) terrestre est lui aussi créé par des courants électriques circulant dans le noyau de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de...).

Les poissons (Les Poissons sont une constellation du zodiaque traversée par le Soleil du 12 mars au 18...) électriques

Torpille du pacifique
Torpille du pacifique

Les poissons électriques sont capables d'utiliser le courant électrique pour s'orienter, pour se protéger ou bien pour communiquer. Il existe des espèces qui sont capables de produire de véritables décharges électriques : 600 V pour l'anguille électrique (L'anguille électrique (Electrophorus electricus) est une espèce de poisson qui...). Cela lui permet d'assommer ses proies avant de les consommer. Ils produisent de telles décharges électriques grâce à leur organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction...) électrique, qui ont une structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la...) semblable aux muscles.

L'influx nerveux

En réalité tous les êtres vivants produisent de l'électricité pour animer les muscles ou pour transmettre de l’information par l'influx nerveux des nerfs par exemple. C'est ainsi que les médecins utilisent l'électrocardiographie et l'électro-encéphalographie pour vérifier le bon fonctionnement du cœur ou du cerveau (Le cerveau est le principal organe du système nerveux central des animaux. Le cerveau traite...). La science qui étudie la production d'électricité par les êtres vivants est l'électrophysiologie.

Notes

  1. Précisions et développements de l'analogie hydraulique pour U, R et I, mais aussi les sources de tension (continue ou alternative), les points de masse, les condensateurs et les inductances : Analogie hydraulique
  2. Source Science & Décision (lien)
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