Electricité générale

1.1 GRANDEURS ÉLECTRIQUES
1.1.1 Introduction
L’électricité est une forme d’énergie produite par la circulation de charges électriques
dans un corps conducteur ou semi-conducteur. Certains corps, en particulier les métaux
(aluminium, cuivre...) sont de très bons conducteurs parce qu’ils possèdent des
électrons qui peuvent se libérer de l’attraction du noyau de l’atome pour participer à
la conduction électrique. Dans d’autres matériaux appelés isolants, les charges électriques
ne peuvent pas circuler.

L’étude du mouvement de ces charges électriques et des phénomènes qui s’y rattachent
est l’électrocinétique. En réalité, la mise en mouvement des charges dans un
conducteur n’est pas instantanée. Le champ électromagnétique se propage le long du
conducteur à une vitesse proche de la vitesse de la lumière qui est : c = 3×108 m.s−1
(mètres par seconde).

Charge électrique et courant électrique
La charge élémentaire « −q » est celle de l’électron. Il s’agit d’une charge négative exprimée en coulomb (C) et qui vaut : −q = −1,60 × 10−19 C. Les charges en mouvement peuvent aussi être positives (ions positifs), mais pour les conducteurs, ce sont souvent les électrons qui contribuent majoritairement à la conduction électrique.

Supposons maintenant un conducteur de section dS : ( par exemple dS = 1 cm2 ), qui contient des porteurs de charges mobiles. Les collisions que subissent ces porteurs de charges sur les imperfections du réseau cristallin du conducteur, leur communiquent un mouvement désordonné dont la résultante du point de vue de transport de l’électricité, est nulle.

Potentiel électrique
Comme dans tous les domaines de la physique, le déplacement d’un objet quelconque (une bille, des molécules d’eau, de l’air...) est dû à un apport d’énergie caractérisé par le travail. L’unité du travail (ou énergie) est le joule. Souvent, pour mieux expliquer les phénomènes électriques, nous avons recours à des analogies hydrauliques.

Par exemple, l’intensité du courant est comparée à un débit d’eau, la section du conducteur correspondant à la section du tuyau. En électricité, le générateur joue le rôle d’une pompe où l’eau est remplacée par des charges électriques. La différence d’état électrique (équivalent de la pression) est appelée différence de potentiel ou tension électrique. Nous pouvons aussi comparer le déplacement d’une charge électrique au déplacement d’une masse entre un niveau haut et un niveau plus bas, ce qui constitue la chute de la masse.