Comprendre le flux de courant électrique dans les circuits
Pour la plupart des gens, l'électricité est une force mystérieuse qui apparaît comme par magie lorsque nous actionnons un interrupteur d'éclairage ou que nous branchons un appareil. Pourtant, alors que la science derrière le flux d'électricité est très complexe, les bases du flux électrique, ou du courant, sont faciles à comprendre si vous apprenez certains termes et fonctions clés. Cela permet également de comparer le flux d'électricité à travers les fils avec le flux d'eau dans les tuyaux. Bien que l'analogie ne soit pas parfaite, de nombreuses caractéristiques de l'écoulement électrique dans les fils de circuit sont similaires à l'écoulement de l'eau dans un système de plomberie.
- 01
Des électrons en mouvement
Ce que nous appelons le courant électrique se produit au niveau des particules parmi les atomes d'un matériau conducteur - dans un circuit domestique, c'est le câblage en cuivre. Dans chaque atome, il existe trois types de particules: les neutrons, les protons (qui portent une charge électromagnétique positive) et les électrons (qui portent une charge négative). La particule importante ici est l'électron, car il a la particularité unique de pouvoir se séparer de son atome et se déplacer vers un atome adjacent. Ce flux d'électrons est ce qui crée le courant électrique - le saut d'électrons chargés négativement d'un atome à l'autre.
Comment fonctionnent les générateurs
Qu'est-ce qui met les électrons en mouvement? La physique est compliquée, mais en substance, le flux électrique dans les fils du circuit est rendu possible par un générateur de service public (une turbine alimentée par le vent, l'eau, un réacteur atomique ou la combustion de combustibles fossiles). En 1931, Michael Faraday a découvert que des charges électriques étaient créées lorsqu'un matériau conducteur d'électricité (fil métallique) est déplacé dans un champ magnétique. C'est le principe selon lequel les générateurs modernes fonctionnent: les turbines - qu'elles soient alimentées par la chute d'eau ou par la vapeur créée par les réacteurs nucléaires - font tourner d'énormes bobines de fil métallique à l'intérieur d'aimants géants, provoquant ainsi la circulation des charges électriques.
Avec ce champ électrique massif de charges positives et négatives établi, les électrons dans les fils à travers le réseau électrique sautent en action et commencent à circuler en cadence avec le champ électrique. Lorsque vous activez un interrupteur d'éclairage ou que vous branchez une lampe ou un grille-pain, vous exploitez en fait un grand flux d'électrons à l'échelle du service public qui sont tirés et poussés par des générateurs de services publics qui peuvent être à des centaines de kilomètres.
Les générateurs électriques sont parfois assimilés à des pompes à eau - ils ne créent pas d'électricité (tout comme une pompe à eau ne crée pas d'eau), mais ils rendent la circulation des électrons possible.
- 02
Courant = flux d'électricité
Le terme courant fait référence au simple flux d'électrons dans un circuit ou un système électrique. Vous pouvez également comparer le courant électrique à la quantité ou au volume d'eau circulant dans une conduite d'eau. Le courant électrique est mesuré en ampérage ou ampères.
Courant AC vs DC
Le courant électrique existe en deux types: courant alternatif (AC) et courant continu (DC). Techniquement, le courant continu circule dans une seule direction, tandis que le courant alternatif inverse la direction. Au quotidien, le courant alternatif est la forme d'électricité créée par un générateur qui fait fonctionner les lumières, les appareils et les prises de votre maison, tandis que le courant continu est la forme d'énergie fournie par les batteries. Par exemple, vos lampes de poche sont des systèmes CC, tandis que les prises de votre maison utilisent un système CA.
De nombreuses sources d'énergie renouvelables telles que les générateurs solaires et éoliens, produisent de l'électricité CC qui est convertie en CA pour une utilisation à la maison. La batterie d'une automobile est un système à courant continu utilisé pour démarrer le moteur, mais une fois que le moteur est démarré, le système électrique de l'automobile a un alternateur qui commence à créer du courant alternatif pour faire fonctionner les différents systèmes.
- 03
Tension = pression
Cela permet également de comparer le flux d'électricité à travers les fils avec le flux d'eau dans les tuyaux.La tension, également connue sous le nom de force électromotrice, est souvent définie comme la pression des électrons dans un système. Cela peut être assimilé à la pression de l'eau dans un tuyau. Les circuits standard de votre maison transportent soit environ 120 volts (la tension réelle peut varier entre environ 115 à 125 volts) soit 240 volts (plage réelle: 230 à 250 volts). La plupart des luminaires et des prises sont alimentés par des circuits de 120 volts, tandis que les sécheuses, cuisinières et autres gros appareils utilisent généralement des circuits de 240 volts.
- 04
Puissance = débit
Le terme puissance fait référence à la vitesse à laquelle l'énergie électrique est dissipée ou consommée. La quantité totale d'énergie consommée par le système électrique de votre maison est lue sur le compteur électrique de l'entreprise de services publics. Il est mesuré en kilowattheures ou 1000 wattheures, et c'est ainsi que vous êtes facturé.
Chaque appareil électrique, tel qu'un luminaire ou un appareil, a un taux d'utilisation mesuré en watts. Par exemple, une ampoule de 100 watts qui brûle pendant 10 heures consomme un kilowattheure d'électricité.
Les ampères, volts et watts existent dans une relation mathématique entre eux, exprimée comme suit: Watts = volts x ampères
Si un appareil est évalué à 120 volts et 10 ampères, il utilisera jusqu'à 1200 watts lorsqu'il est en marche: 120 volts x 10 ampères = 1200 watts.
- 05
Ohms = résistance
Les ohms sont la mesure de la résistance au flux d'électrons à travers un matériau conducteur. Plus la résistance est élevée, plus le flux d'électrons est faible. Cette résistance provoque la génération d'une certaine quantité de chaleur dans le circuit. La raison pour laquelle un sèche-cheveux souffle de l'air chaud, par exemple, est due à la résistance du câblage interne, qui produit de la chaleur. Et c'est la résistance dans les minuscules fils d'une ampoule à incandescence qui la fait chauffer et briller de lumière. C'est aussi une résistance qui peut surchauffer une rallonge si elle est utilisée sur un appareil qui consomme trop de courant.
Dans le câblage du circuit, une résistance trop élevée peut surcharger un circuit et provoquer un incendie électrique. Étant donné que les mauvaises connexions causées par des éléments tels que des bornes à vis desserrées et la corrosion sont probablement des coupables, les connexions électriques doivent être vérifiées régulièrement pour assurer la sécurité d'un système électrique.
