Comment fonctionne l'énergie électrique?

L'énergie électrique est un concept important dans la science, mais qui est souvent mal compris. Qu'est-ce que l'énergie électrique et quelles sont les règles appliquées lors de son utilisation dans les calculs?

Qu'est-ce que l'énergie électrique?

L'énergie électrique est une forme d'énergie résultant du flux de charge électrique. L'énergie est la capacité de travailler ou d'appliquer une force pour déplacer un objet. Dans le cas de l'énergie électrique, la force est l'attraction ou la répulsion électrique entre les particules chargées. L'énergie électrique peut être soit de l'énergie potentielle soit de l'énergie cinétique, mais elle est généralement rencontrée sous forme d'énergie potentielle, qui est de l'énergie stockée en raison des positions relatives des particules chargées ou des champs électriques. Le mouvement des particules chargées à travers un fil ou un autre support est appelé courant ou électricité. Il y a également de l'électricité statique, qui résulte d'un déséquilibre ou d'une séparation des charges positives et négatives sur un objet. L'électricité statique est une forme d'énergie potentielle électrique. Si une charge suffisante s'accumule, l'énergie électrique peut être déchargée pour former une étincelle (ou même un éclair), qui a une énergie cinétique électrique.

Par convention, la direction d'un champ électrique est toujours indiquée pointant dans la direction dans laquelle une particule positive se déplacerait si elle était placée dans le champ. Il est important de s'en souvenir lorsque vous travaillez avec de l'énergie électrique car le porteur de courant le plus courant est un électron, qui se déplace dans la direction opposée par rapport à un proton.

Comment fonctionne l'énergie électrique

Le scientifique britannique Michael Faraday a découvert un moyen de produire de l'électricité dès les années 1820. Il a déplacé une boucle ou un disque de métal conducteur entre les pôles d'un aimant. Le principe de base est que les électrons du fil de cuivre sont libres de se déplacer. Chaque électron porte une charge électrique négative. Son mouvement est régi par des forces attractives entre l'électron et les charges positives (comme les protons et les ions chargés positivement) et des forces répulsives entre l'électron et les charges similaires (comme les autres électrons et les ions chargés négativement). En d'autres termes, le champ électrique entourant une particule chargée (un électron, dans ce cas) exerce une force sur d'autres particules chargées, la faisant se déplacer et donc travailler. La force doit être appliquée pour éloigner deux particules chargées attirées l'une de l'autre.

Toutes les particules chargées peuvent être impliquées dans la production d'énergie électrique, y compris les électrons, les protons, les noyaux atomiques, les cations (ions chargés positivement), les anions (ions chargés négativement), les positrons (antimatière équivalente aux électrons), etc..

Exemples

L'énergie électrique utilisée pour l'énergie électrique, comme le courant mural utilisé pour alimenter une ampoule ou un ordinateur, est de l'énergie qui est convertie à partir de l'énergie potentielle électrique. Cette énergie potentielle est convertie en un autre type d'énergie (chaleur, lumière, énergie mécanique, etc.). Pour un service public, le mouvement des électrons dans un fil produit le courant et le potentiel électrique.

Une batterie est une autre source d'énergie électrique, sauf que les charges électriques peuvent être des ions dans une solution plutôt que des électrons dans un métal.

Les systèmes biologiques utilisent également l'énergie électrique. Par exemple, les ions hydrogène, les électrons ou les ions métalliques peuvent être plus concentrés d'un côté d'une membrane que l'autre, créant un potentiel électrique qui peut être utilisé pour transmettre des impulsions nerveuses, déplacer des muscles et transporter des matériaux.

Des exemples spécifiques d'énergie électrique comprennent:

• Courant alternatif (AC)
• Courant continu (DC)
• Foudre
• Batteries
• Condensateurs
• Énergie générée par les anguilles électriques

Unités d'électricité

L'unité SI de différence de potentiel ou de tension est le volt (V). Il s'agit de la différence de potentiel entre deux points sur un conducteur transportant 1 ampère de courant avec une puissance de 1 watt. Cependant, plusieurs unités se trouvent dans l'électricité, notamment:

Unité	symbole	Quantité
Volt	V	Différence de potentiel, tension (V), force électromotrice (E)
Ampère (amp)	UNE	Courant électrique (I)
Ohm	Ω	Résistance (R)
Watt	W	Puissance électrique (P)
Farad	F	Capacité (C)
Henri	H	Inductance (L)
Coulomb	C	Charge électrique (Q)
Joule	J	Énergie (E)
Kilowatt-heure	kWh	Énergie (E)
Hertz	Hz	Fréquence f)

Relation entre l'électricité et le magnétisme

N'oubliez pas qu'une particule chargée en mouvement, qu'il s'agisse d'un proton, d'un électron ou d'un ion, génère un champ magnétique. De même, la modification d'un champ magnétique induit un courant électrique dans un conducteur (par exemple, un fil). Ainsi, les scientifiques qui étudient l'électricité l'appellent généralement électromagnétisme parce que l'électricité et le magnétisme sont connectés l'un à l'autre.

Points clés

• L'électricité est définie comme le type d'énergie produite par une charge électrique en mouvement.
• L'électricité est toujours associée au magnétisme.
• La direction du courant est la direction dans laquelle une charge positive se déplacerait si elle était placée dans le champ électrique. Ceci est opposé au flux d'électrons, le porteur de courant le plus courant.