Un point sur l’électricité

L’électricité est une énergie qui existe à l’état naturel. Sa manifestation la plus connue est l’éclair lors d’un orage. Mais on ne peut pas la classer au même titre que les autres, car elle présente un inconvénient de taille : elle est difficilement stockable.
Il est nécessaire de la produire en permanence à partir d’autres énergies (centrales thermiques, hydrauliques, nucléaires ou systèmes de production photovoltaïque, éolien, de cogénération, etc.).

L’électricité en elle-même est propre. C’est son moyen de production qui détermine si elle est vertueuse ou non pour l’environnement.

Elle présente l’avantage d’être facilement transportable, de ne pas nécessiter de lieu de stockage, d’être immédiatement utilisable et propre. Le seul point que l’on pourrait lui reprocher est l’aspect inesthétique des lignes aériennes à haute tension, ainsi que de certaines installations dans nos habitations.


Malheureusement, si elle est mal maîtrisée, l’électricité est dangereuse. C’est pourquoi l’on ne cesse d’imposer des normes de plus en plus strictes, de créer du matériel plus sécurisé et plus performant. Pour bien maîtriser un domaine, il faut parfaitement le connaître, c’est pourquoi nous essaierons d’exposer simplement les principes.

Un courant électrique est la circulation d’électrons libres entre deux points d’un corps conducteur. Les électrons sont des particules qui gravitent autour d’un noyau (comme les planètes autour du soleil). Le noyau et ses électrons constituent un atome. On appelle électron libre un électron pouvant se détacher facilement de l’atome. On distingue deux sortes de corps : ceux qui possèdent des électrons libres, appelés les conducteurs (essentiellement les métaux), et ceux qui n’en possèdent pas, appelés les isolants (verre, porcelaine, plastique, bois, etc.).

Le générateur : un générateur est un appareil qui produit de l’électricité. Il est muni de deux bornes métalliques. Il contient un dispositif qui crée un excès d’électrons sur une borne et un manque sur l’autre. On symbolise ces bornes avec plus (+) pour le manque et moins (–) pour l’excès

Lorsqu’on raccorde un récepteur à ses bornes (une ampoule sur une pile, par exemple), le générateur agit comme une pompe à électrons. Il absorbe les charges + et renvoie les –. Dans le circuit, les électrons circulent de la borne – vers la borne +. Le courant électrique possède donc un sens. Autrefois, on pensait que le courant circulait de la borne + vers la borne –. En réalité, c’est l’inverse qui se produit, mais on a conservé cette convention.

Un courant électrique peut provoquer divers effets (chimiques ou physiques) selon la nature de l’élément traversé.

L’effet calorifique : quand un courant électrique traverse un matériau résistant, l’énergie électrique se transforme en énergie calorifique. Cet effet est utilisé pour l’éclairage mais aussi pour le chauffage (un convecteur électrique utilise ce principe). Dans le cas de l’éclairage, la résistance se compose d’un filament de tungstène porté à incandescence, sous l’effet du passage de l’électricité, dans une enveloppe de verre contenant un gaz rare (krypton, par exemple) ou dans laquelle on a fait le vide.

L’effet chimique : si l’on fait passer un courant électrique à travers une solution ionique, par l’intermédiaire de deux électrodes, il se produit un échange d’électrons, donc de matière, d’une électrode à l’autre. Cette réaction chimique s’appelle l’électrolyse. Ce
principe est utilisé dans l’industrie pour le raffinage de certains métaux (alumi­nium, or, argent) et pour la galvanoplastie (dépôt métallique sur une autre matière, par exemple l’argenture ou la dorure).
Mais ce principe mérite d’être approfondi, car si le passage du courant crée une réaction chimique, le processus inverse fonctionne aussi et une réaction chimique peut créer un courant électrique. Il suffit de placer l’électrolyse dans un récipient et l’on obtient une pile
électrique ou une batterie.

L’effet magnétique : une barre de cuivre intercalée dans un circuit et traversée par un courant produit un champ magnétique qui a pour effet d’influencer l’aiguille d’une boussole. Ce principe a lui aussi un champ d’application très vaste : il a permis d’élaborer le moteur électrique, le transformateur, la sonnette, la gâche électrique de la porte de l’immeuble et bon nombre de mécanismes pour les automatismes.
Ce principe est lui aussi réversible. Par exemple, si l’on fait tourner mécaniquement un moteur électrique, il produit du courant. On a créé ainsi des générateurs plus spécifiques (l’alternateur d’une voiture, par exemple, ou les éoliennes) et la majeure partie de l’électricité qui arrive au compteur d’abonné est produite par ce procédé.

Pour achever cette expérience, si l’on inverse les conducteurs au niveau du générateur, on constate que, dans la solution, la matière se dépose sur l’autre électrode et que la boussole se met à tourner dans le sens inverse. L’ampoule réagit de la même manière. On peut donc en déduire que le sens du courant influence certains de ces effets.

D’après Le Grand livre de l’électricité © DFTG