Qu'est-ce que l'électricité
Au sens large, l'électricité est l'ensemble des phénomènes électromagnétiques, qui sont diverses manifestations du champ électromagnétique et de son interaction avec la matière ; au sens étroit il est utilisé dans l'expression "quantité d'électricité", qui est synonyme de "charge électrique" dans la quantification de cette dernière.
Qu'est-ce qui vous vient à l'esprit lorsque vous entendez le mot "électricité" ou "électricité" ? Une personne imaginera une prise électrique, une autre - une ligne électrique, un transformateur ou une machine à souder, un pêcheur pensera à la foudre, une ménagère pensera à une batterie avec son doigt ou un chargeur de téléphone portable, un tourneur pensera à un moteur électrique, et quelqu'un imaginera même Nicolas Teslaassis dans son laboratoire près d'une bobine d'induction résonnante faisant exploser la foudre.
D'une manière ou d'une autre, il existe de nombreuses manifestations de l'électricité dans le monde moderne. La civilisation d'aujourd'hui dans son ensemble est impossible à imaginer sans électricité. Mais que sait-on de lui ? Précisons ces informations.
De la centrale électrique à l'électroménager
Lorsque nous branchons la prise à la maison, allumons la bouilloire ou appuyons sur l'interrupteur, voulant essentiellement allumer l'ampoule, puis à ce moment-là nous fermons le circuit entre source et récepteur d'électricitépour fournir un chemin pour que la charge électrique se déplace, par exemple à travers la spirale d'une bouilloire.
La source d'électricité dans notre maison est généralement une prise de courant. Une charge électrique se déplaçant à travers un fil (qui dans notre exemple est une bobine de nichrome sur une bouilloire) est électricité… Le fil relie la prise à l'utilisateur avec deux fils : le long d'un fil, la charge se déplace de la prise à l'utilisateur, le long du second fil en même temps — de l'utilisateur — à la prise. Si le courant est alternatif, les fils changent de rôle 50 fois par seconde.
La source d'énergie pour le mouvement des charges électriques (ou, plus simplement, la source d'électricité) dans le réseau de la ville est principalement une centrale électrique. Dans une centrale électrique, l'électricité est produite par un puissant Générateur, dont le rotor est entraîné en rotation par une installation nucléaire ou une centrale électrique d'un autre type (par exemple, une turbine hydraulique).
A l'intérieur du générateur, le rotor aimanté croise les fils du stator, provoquant force électromotrice (EMF)génération de tension entre les bornes du générateur. Et c'est toujours tension alternative avec une fréquence de 50 Hz, car le rotor du générateur a 2 pôles magnétiques et tourne à une fréquence de 3000 tr/min, ou a 4 pôles et une vitesse de 1500 tr/min.
C'est la tension dans notre contact que nous utilisons tous les jours sans même y penser. sur le long chemin parcouru par l'électricité de la centrale électrique à notre prise à la vitesse de la lumière (299 792 458 mètres par seconde - la vitesse de propagation d'un champ électrique le long des fils, qui pousse les électrons à l'intérieur, créant un courant).
Tension alternative 220 volts en sortie
La tension générée pour les sorties est variable car : premièrement, elle peut être facilement transformée (diminuer ou augmenter), et deuxièmement, elle est générée plus facilement et transmise avec moins de perte dans les fils qu'une tension constante.
En alimentant les fils auxquels il est connecté transformateur, tension alternative, on obtient courant alternatif, qui change harmoniquement de direction 50 fois par seconde, est capable de générer un champ magnétique alternatif dans le circuit magnétique du transformateur, qui, à son tour, est à nouveau capable d'exciter un courant électrique dans les fils des enroulements secondaires qui enroulent le circuit magnétique...
Si le champ magnétique était constant dans l'espace couvert par la bobine, le courant dans les bobines ne serait tout simplement pas dirigé (cf. loi de l'induction électromagnétique).
Pour obtenir un courant, il est nécessaire de modifier le flux magnétique dans l'espace, après quoi il se retrouvera autour champ électrique, il va agir sur une charge électrique, qui peut par exemple se situer à l'intérieur d'un fil de cuivre (électrons libres) situé autour de cet espace au flux magnétique changeant.
Le fonctionnement des générateurs et des transformateurs est basé sur ce principe, à la seule différence que dans un transformateur, il n'y a pas de pièces mobiles: la source de flux magnétique alternatif dans un transformateur est le courant alternatif de l'enroulement primaire, et dans un générateur il y a un rotor tournant avec un champ magnétique permanent.
Et ici et là, le champ magnétique changeant, selon la loi de l'induction électromagnétique, génère un champ électrique tourbillonnaire, qui agit sur les électrons libres à l'intérieur des fils, mettant ces électrons en mouvement. Si le circuit est fermé au consommateur, le courant traversera le consommateur.
Stockage d'électricité et courant continu
Il est plus pratique d'accumuler de l'électricité dans la vie quotidienne sous forme d'énergie chimique, à savoir dans les piles… La réaction chimique avec les électrodes est capable de créer un courant lorsque le circuit externe est fermé à l'utilisateur, et plus la surface des électrodes de la batterie est grande, plus le courant peut en être tiré et selon le matériau du électrodes et le nombre de cellules connectées en série dans la batterie, la tension générée par la batterie peut être différente.
Ainsi, pour une batterie lithium-ion, la tension standard d'une seule cellule est de 3,7 volts et peut monter jusqu'à 4,2 volts. Lors de la décharge, les ions lithium chargés positivement se déplacent dans l'électrolyte de l'anode (-) à base de cuivre et de graphite à la cathode (+) à base d'aluminium, et lors de la charge de la cathode à l'anode, où sous l'action de la FEM de le chargeur forme un composé graphite-lithium, à la suite duquel de l'énergie est accumulée sous la forme d'un composé chimique.
Les condensateurs électrolytiques fonctionnent de manière similaire, à la différence des batteries avec une capacité électrique inférieure, mais dans un grand nombre de cycles de charge-décharge.
Pour une batterie lithium-ion, la durée de vie complète est limitée à un maximum de 1000 cycles de charge-décharge, et le contenu énergétique spécifique atteint 250 Wh/kg. Quant aux condensateurs électrolytiques, leur durée de vie en courant corrigé est estimée à des dizaines de milliers d'heures, mais la consommation énergétique est généralement inférieure à 0,25 Wh/kg.
Électricité statique
Si vous mettez un drap de soie sur une couverture en laine, pressez-les bien ensemble, puis essayez de les écarter, alors il y aura électrification... Cela se produira parce que dans les conditions de frottement de corps avec des constantes diélectriques différentes, une séparation des charges se produit sur leurs surfaces: un matériau avec une constante diélectrique plus élevée sera chargé positivement, et un matériau avec une constante diélectrique inférieure - négativement .
Plus la différence entre ces paramètres est grande, plus l'électrification est forte.Lorsque vous vous frottez les pieds avec un tapis en laine, vous chargez négativement et le tapis positivement. Les niveaux de potentiel peuvent atteindre des dizaines de milliers de volts ici, et toucher, par exemple, un robinet d'eau connecté à quelque chose de mis à la terre vous donnera un choc électrique. Mais comme la capacité électrique est rare, cet événement désagréable ne constituera pas une grande menace pour votre vie.
Une autre chose est une machine électrophorétique, dans laquelle une charge statique générée par frottement s'accumule dans un condensateur. La charge accumulée à la Leyden Bank met déjà la vie en danger.
Termes et définitions les plus importants
Qu'est-ce qu'un champ électromagnétique
Le champ électromagnétique est un type particulier de matière caractérisé par une distribution continue dans l'espace (ondes électromagnétiques) et révélant la discrétion de la structure (photons), caractérisé par la capacité de se propager dans le vide (en l'absence de forts champs gravitationnels), exerçant un effet de force sur les particules chargées, en fonction de leur vitesse.
Qu'est-ce que la charge électrique
La charge électrique est une propriété des particules de matière ou de corps qui caractérise leur relation avec leur propre champ électromagnétique et leur interaction avec un champ électromagnétique externe. Il a deux types appelés charge positive (charge de proton, positon, etc.) et charge négative (charge d'électron, etc.). En tant que quantité, elle est quantifiée par la forte interaction d'un corps chargé avec un autre corps chargé.
Qu'est-ce qu'une particule chargée
Une particule chargée est une particule de matière qui a une charge électrique.
Qu'est-ce qu'un champ électrique
Le champ électrique est l'un des deux côtés du champ électromagnétique, causé par les charges électriques et les variations du champ magnétique, exerçant un effet de force sur les particules et corps chargés et révélé par l'effet de force sur les corps et particules chargés stationnaires.
Qu'est-ce qu'un champ magnétique
Le champ magnétique est l'un des deux côtés du champ électromagnétique causé par les charges électriques sur les particules et les corps chargés en mouvement et par le changement du champ électrique qui exerce une force sur les particules chargées en mouvement et est révélé par l'action de la force dirigée généralement relative à la direction de déplacement de ces particules et proportionnelle à leur vitesse.
Qu'est-ce que le courant électrique
Le courant électrique est un phénomène de mouvement de particules chargées et un phénomène de modification du champ électrique dans le temps, accompagné d'un champ magnétique.
Quelle est l'énergie d'un champ électrique
Énergie de champ électrique - énergie associée à un champ électrique et convertie en d'autres formes d'énergie lorsque le champ électrique change.
Qu'est-ce que l'énergie du champ magnétique
Énergie de champ magnétique — Énergie associée à un champ magnétique et convertie en d'autres formes d'énergie par trois changements dans le champ magnétique.
Qu'est-ce que l'énergie électromagnétique (énergie électrique)
Énergie électrique - l'énergie du champ électromagnétique, qui se compose de l'énergie du champ électrique et de l'énergie du champ magnétique.
Voir également:
Porteurs de courant électrique
Conditions d'existence du courant électrique