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Le courant électrique


Le courant électrique

Chaque jour, nous profitons des bienfaits du courant électrique. Le secteur 220 volts fournit le courant nécessaire pour allumer les lampes de la maison, faire fonctionner le réfrigérateur, la télévision ou l'ordinateur. Les piles nous fournissent le courant nécessaire pour écouter notre baladeur ou pour téléphoner avec notre portable.

Le courant électrique ne s'obtient qu'en mettant en mouvement les électrons. Pour comprendre ce phénomène il faut nécessairement parler de l'atome. L'atome, pour celui qui l'ignorerait encore. est constitué d'un noyau constitué de protons (de charge positive) et de neutrons (de charge neutre). Autour de ce noyau tournent, à la vitesse de la lumière (c'est-à-dire à 300 000 km par seconde) des électrons (de charge négative). La figure 1 est explicite.


On pourrait comparer l'atome à un système planétaire miniaturisé avec au centre le soleil (noyau de protons) et autour de nombreuses planètes (électrons) qui seraient en orbite. Les électrons négatifs sont maintenus en orbite par les protons positifs comme le montre la figure 2.


Chaque atome. selon l'élément auquel il appartient, possède un nombre bien défini de protons et d'électrons. Par exemple, l'atonie d'hydrogène possède un seul proton et un seul électron (figure 3). L'atome de bore possède 5 protons et 5 électrons (figure 4), l'atome de cuivre possède 29 protons et 29 électrons, tandis que l'atome d'argent possède 47 protons et 47 électrons.


Plus le nombre d'électrons présents dans un atome est grand, plus le nombre d'orbites qui tournent autour de son noyau est important.
Les électrons qui tournent très près du noyau sont appelés électrons liés car ils sont difficiles à arracher de leur orbite.

Les électrons qui tournent dans les orbites les plus éloignées sont appelés électrons libres car on réussit sans difficulté à les soustraire à leurs orbites pour les insérer dans un autre atome. Ce déplacement d'électrons d'un atome à un autre peut s'obtenir avec un mouvement mécanique (dynamo - alternateur) ou avec une réaction chimique (piles - accumulateurs).

Si on retire des électrons à un atome, celui-ci prend une polarité positive, car le nombre de protons devient plus important que le nombre d'électrons (voir figure 7).

Si on introduit des électrons libres dans un atome. celui-ci prend une polarité négative car le nombre d'électrons devient plus important que le nombre de protons (voir figure 8).


Deux bornes dépassent toujours d'une pile. rune marquée d'un signe positif (excès de protons) et l'autre marquée d'un signe négatif (excès d'électrons). Si on relie ces deux bornes avec un fil conducteur (par exemple le cuivre), les électrons seront attirés par les protons et ce mouvement d'électrons générera un courant électrique (voir figure 10) qui ne cessera que lorsqu'un parfait équilibre entre protons et électrons se sera rétabli dans les atomes.


Nombreux sont ceux qui considèrent que le flux du courant électrique va du positif vers le négatif. Au contraire, le flux du courant électrique va toujours du négatif vers le positif car ce sont les protons qui attirent les électrons pour équilibrer leurs atomes et non l'inverse.

Pour comprendre le mouvement de ce flux d'électrons. on peut se servir de deux éléments très connus: Veau et l'air. On peut associer les électrons négatifs à l'eau et les protons positifs à Vair. Si on prend deux récipients pleins d'air (charge positive) et si on les relie entre eux avec un tube, il n'y aura aucun flux car dans chacun de ces récipients il manquera l'élément opposé, c'est-à- dire l'eau (voir figure 11).


Même si on relie entre-eux deux récipients pleins d'eau (charge négative), il n'y aura aucun flux dans le tube car il n'existe pas de déséquilibre eau/air (voir figure 12).


Si, par contre, on relie un récipient plein d'air (polarité positive) à un autre plein d'eau (polarité négative), on obtiendra un flux d'eau du récipient plein vers le vide (voir figure 13) qui ne cessera que lorsque les deux récipients auront atteint le même niveau (voir figure 14).



Le mouvement des électrons peut être utilisé pour produire de la chaleur en les faisant passer à travers une résistance (radiateurs électriques, fer à souder, etc.), pour produire de la lumière en le faisant passer à travers le filament d'une ampoule ou encore, pour réaliser des électro-aimants en le faisant passer dans une bobine enroulée sur un morceau de fer (relais. télérupteurs).
Pour conclure, on peut affirmer que le courant électrique est un mouvement d'électrons attirés par des protons. Une fois que chaque atome aura équilibré ses protons avec les électrons manquants, il n'y aura plus aucun courant électrique.



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