Qu’est-ce que le courant électrique : les bases

Le tutoriel sur le courant électrique comprend :
Qu’est-ce que le courant électrique Unité de courant – Ampère AC & DC

Le courant électrique est l’un des concepts les plus fondamentaux qui existent au sein de la science électrique et électronique – le courant électrique est au cœur de la science de l’électricité.

Qu’il s’agisse d’un chauffage électrique, d’un grand système de réseau électrique, d’un téléphone mobile, d’un ordinateur, d’un nœud de capteurs à distance ou de quoi que ce soit d’autre, le concept de courant électrique est au cœur de son fonctionnement.

Cependant le courant en tant que tel ne peut normalement pas être vu, bien que ses effets puissent être vus, entendus et ressentis tout le temps, et par conséquent il est parfois difficile d’avoir une vue de ce qu’il est réellement.

Définition du courant électrique

L’ampleur du courant électrique est mesurée en coulombs par seconde, l’unité courante étant l’ampère ou amp qui est désigné par la lettre « A ».

L’Ampère ou amp est largement utilisé au sein de la technologie électrique et électronique avec les multiplicateurs comme le milliampère (0,001A), le microampère (0,000001A), et ainsi de suite.

Le flux de courant dans un circuit est normalement désigné par la lettre ‘I’, et cette lettre est utilisée dans des équations comme la loi d’Ohms où V=I⋅R.

Qu’est-ce que le courant électrique : les bases

Le concept de base du courant est qu’il s’agit du mouvement des électrons dans une substance. Les électrons sont de minuscules particules qui existent dans le cadre de la structure moléculaire des matériaux. Parfois, ces électrons sont retenus de façon serrée dans les molécules et d’autres fois, ils sont retenus de façon lâche et ils sont capables de se déplacer autour de la structure relativement librement.

Un point très important à noter au sujet des électrons est qu’ils sont des particules chargées – ils portent une charge négative. S’ils se déplacent alors une quantité de charge se déplace et c’est ce qu’on appelle le courant.

Il est également intéressant de noter que le nombre d’électrons pouvant se déplacer régit la capacité d’une substance particulière à conduire l’électricité. Certains matériaux permettent au courant de se déplacer mieux que d’autres.

Le mouvement des électrons libres est normalement très désordonné – il est aléatoire – autant d’électrons se déplacent dans une direction que dans une autre et, par conséquent, il n’y a pas de mouvement global de la charge.

Si une force agit sur les électrons pour les déplacer dans une direction particulière, alors ils dériveront tous dans la même direction, bien que toujours de façon un peu désordonnée, mais il y a un mouvement global dans une direction.

La force qui agit sur les électrons est appelée et force électromotrice, ou FEM, et sa quantité est la tension mesurée en volts.

Pour comprendre un peu mieux ce qu’est le courant et comment il agit dans un conducteur, on peut le comparer à l’écoulement de l’eau dans un tuyau. Il y a des limites à cette comparaison, mais elle sert d’illustration très basique du courant et de sa circulation.

Le courant peut être considéré comme l’eau qui circule dans un tuyau. Lorsqu’une pression est placée à une extrémité, elle force l’eau à se déplacer dans une direction et à s’écouler dans le tuyau. La quantité d’eau qui s’écoule est proportionnelle à la pression exercée sur l’extrémité. La pression ou la force placée sur l’extrémité peut être assimilée à la force électro-motrice.

Lorsque la pression est appliquée au tuyau, ou que l’eau est autorisée à couler suite à l’ouverture d’un robinet, alors l’eau coule pratiquement instantanément. Il en va de même pour le courant électrique.

Pour avoir une idée du flux d’électrons, il faut 6,24 milliards, milliards d’électrons par seconde pour un courant d’un ampère.

Courant conventionnel et flux d’électrons

Il y a souvent beaucoup de malentendus sur le flux de courant conventionnel et le flux d’électrons. Cela peut être un peu déroutant au début, mais c’est vraiment très simple.

Les particules qui portent la charge le long des conducteurs sont des électrons libres. La direction du champ électrique dans un circuit est par définition la direction dans laquelle les charges d’essai positives sont poussées. Ainsi, ces électrons chargés négativement se déplacent dans la direction opposée au champ électrique.

Cela s’est produit parce que les premières investigations sur les courants électriques statiques et dynamiques étaient basées sur ce que nous appellerions aujourd’hui des porteurs de charge positive. Cela signifie qu’alors la convention précoce pour la direction d’un courant électrique a été établie comme la direction dans laquelle les charges positives se déplaceraient. Cette convention est restée et elle est encore utilisée aujourd’hui.

En résumé :

• Flux de courant conventionnel : Le flux de courant conventionnel va du positif vers la borne négative et indique la direction dans laquelle les charges positives circuleraient.
• Flux d’électrons : Le flux d’électrons va de la borne négative à la borne positive. Les électrons sont chargés négativement et sont donc attirés vers la borne positive comme des charges différentes s’attirent.

C’est la convention qui est utilisée globalement à ce jour, même si elle peut sembler un peu bizarre et dépassée.

Vitesse de déplacement des électrons ou des charges

La vitesse de transmission du courant électrique est très différente de celle du déplacement réel de l’électron. L’électron lui-même rebondit dans le conducteur, et ne progresse éventuellement le long du conducteur qu’à raison de quelques millimètres par seconde. Cela signifie que dans le cas du courant alternatif, où le courant change de sens 50 ou 60 fois par seconde, la plupart des électrons ne sortent jamais du fil.

Pour prendre un autre exemple, dans le quasi-vide à l’intérieur d’un tube cathodique, les électrons se déplacent en lignes quasi droites à environ un dixième de la vitesse de la lumière.

Effets du courant

Lorsqu’un courant électrique circule dans un conducteur, il y a un certain nombre de signes qui indiquent qu’un courant circule.

• La chaleur est dissipée : Le plus évident est sans doute que de la chaleur est générée. Si le courant est faible alors la quantité de chaleur générée est susceptible d’être très faible et peut ne pas être remarquée. Cependant, si le courant est plus important, il est possible qu’une quantité notable de chaleur soit générée. Un feu électrique est un excellent exemple de la façon dont un courant génère de la chaleur. La quantité réelle de chaleur est régie non seulement par le courant, mais aussi par la tension et la résistance du conducteur.
• Effet magnétique : Un autre effet qui peut être remarqué est qu’un champ magnétique est construit autour du conducteur. Si un courant circule dans le conducteur, il est alors possible de le détecter. En plaçant une boussole près d’un fil transportant un courant continu assez important, on peut voir l’aiguille de la boussole dévier. Notez que cela ne fonctionnera pas avec le secteur car le champ alternatif est trop rapide pour que l’aiguille réponde et les deux fils (sous tension et neutre) proches dans le même câble annuleront le champ.
  Le champ magnétique généré par un courant est mis à profit dans un certain nombre de domaines. En enroulant un fil dans une bobine, l’effet peut être augmenté, et un électro-aimant peut être fabriqué. Les relais et une foule d’autres articles utilisent cet effet. Les haut-parleurs utilisent également un courant variable dans une bobine pour provoquer des vibrations dans un diaphragme qui permettent aux courants électroniques d’être convertis en sons.

Comment mesurer le courant

Un aspect important du courant est de connaître la quantité de courant qui peut circuler dans un conducteur. Comme le courant électrique est un tel facteur clé dans les circuits électriques et électroniques, savoir quel courant circule est très important.

Il existe de nombreuses façons différentes est de mesurer le courant. L’une des plus faciles est d’utiliser un multimètre.

Bien qu’il existe d’autres méthodes de mesure du courant, c’est la plus courante.

Le courant est l’un des éléments les plus importants et les plus fondamentaux au sein de la technologie électrique et électronique. Le courant qui circule dans un circuit peut être utilisé de diverses manières, de la production de chaleur à la commutation des circuits, en passant par le stockage d’informations dans un circuit intégré.

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