ÉLECTRICITÉ Lois et applications
L'électricité est généralement perçue comme une source d'énergie améliorant nos conditions de vie. Il est vrai que l'électricité a provoqué, d'une part, une véritable révolution technologique ayant des conséquences sans précédent dans l'histoire et, d'autre part, des répercussions sociologiques liées aux modifications des conditions du travail humain. Si l'utilisation pour l'éclairage, en particulier l'éclairage public, fut une des premières applications, celles qui suivirent n'ont jamais cessé de se répandre et de se perfectionner. On ne compte pas les emplois du moteur électrique, depuis le lave-linge jusqu'au métro et au T.G.V. Que seraient la radio, la télévision, le téléphone et plus généralement les télécommunications sans électricité ? Et aurait-on pu sans elle assister à la révolution informatique de ces dernières années ?
Si ces aspects pratiques sont particulièrement visibles, la compréhension scientifique des phénomènes électriques a nécessité un long cheminement. Les forces (ou interactions) électriques font en effet intervenir un aspect caché du monde physique : la structure microscopique de la matière (l'électron en particulier). On comprend donc que, pour les physiciens, après la découverte des lois qui régissent les phénomènes macroscopiques, l'étude des phénomènes électriques, au sens large, soit allée de pair avec celle de la matière. Les lois générales de l'électromagnétisme ont ainsi très vite dépassé l'étude des « courants électriques » : elles expliquent le rayonnement électromagnétique et ses interactions avec la matière. Le phénomène électrique au sens large est d'ailleurs lui-même sorti du cadre de la physique proprement dite puisqu'on le retrouve dans d'autres sciences telles que la chimie (par exemple les liaisons chimiques) et la biologie (par exemple l'électrophysiologie) avec les applications médicales qui en découlent.
Après un rappel des lois fondamentales (cf. tableau), cet article passe en revue les divers aspects de ces lois et leurs applications dans les différents domaines de l'électricité : l'électrostatique (étude des forces s'exerçant entre les charges électriques) ; l'électrocinétique (le passage du courant électrique dans les conducteurs) ; la magnétostatique et le magnétisme (étude du champ magnétique et des forces entre courants électriques) ; l'électromagnétisme (utilisation des ondes électromagnétiques) ; la distribution du courant électrique et les problèmes de sécurité afférents.
Principaux phénomènes électriques et lois fondamentales qui les régissent
Encyclopædia Universalis France
La fée électricité
Encyclopædia Universalis France
L'électrostatique
La matière est électriquement neutre puisqu'elle est composée d'atomes qui comportent autant d'électrons (chargés négativement) que de protons (chargés positivement). L'électrisation correspond à un gain ou à une perte d'électrons par rapport à la neutralité. Toute charge électrique est donc un multiple entier d'une charge insécable « e », dite charge élémentaire, la charge de l'électron étant égale à —e.
La loi de Coulomb
Création d'un champ électrique
Encyclopædia Universalis France
Le phénomène d'électrisation se manifeste par l'existence de forces électrostatiques s'exerçant entre corps électrisés. Ces forces sont attractives pour deux charges de signes contraires et répulsives pour deux charges de même signe. Ainsi, l'électrostatique est construite à partir de la loi de Coulomb qui, comme la loi de Newton, précise que la force électrostatique s'exerçant entre deux charges ponctuelles est inversement proportionnelle au carré de la distance : F = (1/4πε0) (Qq/r2) u (où u est un vecteur unitaire et ε0 la permittivité du vide, ε0 = 107/4πc2, c étant la célérité de la lumière dans le vide). Cette loi postule la possibilité d'une action à distance sans contact matériel et introduit le concept de champ[...]
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Écrit par
- Jean-Marie DONNINI : agrégé de physique, maître de conférences
- Lucien QUARANTA : maître de conférences
Classification
Médias
Principaux phénomènes électriques et lois fondamentales qui les régissent
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La fée électricité
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Création d'un champ électrique
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