Pour un certain nombre de gens, l'électricité est un peu comme de la magie. Si on allume une lampe, allume un ordinateur ou utilise une télécommande pour.

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2 Pour un certain nombre de gens, l'électricité est un peu comme de la magie. Si on allume une lampe, allume un ordinateur ou utilise une télécommande pour allumer la télévision, l'électricité est là. Ça existe! Mais, comment et ou est-ce que l'électricité est produite avant qu’on puisse l’utiliser d’une prise murale? Qu’est -ce qui arrive dans une pile ou dans une cellule qui aide a la production de l'électricité? Comment est-ce que une pile solaire peut faire fonctionner une calculatrice ou une station spatiale? Vous aller examiner ces questions et plusieurs autres dans ce module lorsque vous décodez les mystères de la production de l'électricité. Produire l'électricité est un défi. Mais, trouver des méthodes à la contrôler et à l’utiliser sont des autres tâches aussi importantes que la production. De simples lumières aux circuits complexes des ordinateurs, nous sommes entourés de l'équipement qui engage l'énergie électrique pour des tâches utiles. En construisant et en étudiant les circuits électriques de base dans ce module, vous allez apprendre à mesurer et à calculer des caractéristiques importantes des dispositifs électriques. Lorsque la population de la Terre augmente et la demande de la technologie agrandit, la demande pour de l'électricité augmente aussi. Quel sera l’impact environnemental de la production et de la transmission de l'électricité? Dans le 21ieme siècle, l’industrie électrique va devoir créer de nouvelles technologies pour la génération, la distribution et le stockage de l'électricité. De nouveaux types de piles et de générateurs vont être inventés. Peut-être que quelques- uns des dispositifs électriques vont devenir une partie de la solution pour les défis environnementaux d’aujourd’hui.

3 C’est quoi l'électricité? Dans les modules auparavant, nous avons discuté des molécules et des atomes. Avec tous les genres de science, nous pouvons décomposer de la matière dans des petits composants et l'électricité peut la faire aussi. L'Electricité est une section de la Physique qui comprend les ELECTRONS. Nous savons déjà que les électrons peuvent sortir de l’atome et l'étude de l'électricité est vraiment juste l'étude de comment agissent les électrons hors de l’atome. Aussi, nous savons que l'énergie ne peut pas être créée ni détruite, mais seulement transférée d’une forme à un autre. Donc, comment est-ce qu’on enlève les électrons des atomes pour générer l'électricité dont on en a besoin? ---------------------------------------------------------------------

4 Les Charges Electriques L'Electricité a deux formes: l'électricité statique et l'électricité courante. “Statique” veut dire sans bouger. Donc, l'électricité statique est un stock d'électrons qui ne bougent pas. Eg. Lorsqu’un ballon est frotté sur la tête, des électrons sont transférés des cheveux au ballon. Les électrons sur le ballon ne bougent pas; ils continuent à se stocker. Le plus d'électrons qui se stockent sur le ballon, la plus grande la charge. L’ électricité courante est lorsque les électrons coulent dans un conducteur comme le cuivre. Eg. Quand tu installes des piles dans votre MP3, les électrons coulent d’un bord de la pile dans un fil jusqu’a l’autre bord. Lorsque tous les électrons sont transférés, la pile est morte.

5 L’Electricité Statique Il y a beaucoup d’exemples de l’électricité statique dans nos vies quotidiennes. Lorsqu’on frotte nos bas sur un tapis et on peut donner un choc – les électrons du tapis sont transférés à nos bas. Ensuite, lorsqu’on touche quelque chose, les électrons sortent et créent une montée subite de l’ électricité – une décharge électrique. Les coups de foudre pendant les orages – Les gouttelettes d’eau et les cristaux de glace frottent l’un contre l’autre et une accumulation d’ électrons se produit. Lorsque le stockage est assez grand, une charge est transférée à la terre ou “NEUTRALISEE” dans la forme d’un coup de foudre. - - - - - - - - - - Les Electrons ont une charge négative. Donc, quand le ballon neutre gagne des électrons, ca devient chargé négativement. De plus, les cheveux qui perdent des électrons deviennent charges positivement car ils perdent des électrons.

6 L’Electricité Statique (Cont.) Le montant de l’électricité statique ou la quantité de la charge électrique d’un objet est mesuré en COULOMBS (C). Le plus d’ électrons, la plus grande la charge électrique. L’ électricité statique peut aussi bouger. Un choc provenant d’un tapis ou un coup de foudre sont tous les deux des exemples de CHARGES NON EQUILIBREES. Lorsque les électrons se stockent sur un objet, ca gagne une charge négative nette et ils sont attirés aux objets neutres et aux objets chargés positivement. Lorsque la charge est assez grande, l’attraction devient tellement grande que les électrons vont voyager dans l’espace à un autre objet. Ceci existe car les charges non équilibrées ne veulent pas être non équilibrées; donc, ils essayent de perdre la charge et redeviennent neutre. Benjamin Franklin (1706-1790) était le premier à utiliser les termes “positive” et “négative” pour décrire les charges. Pour avoir une charge électrique statique, quelque chose doit perdre des électrons et quelque chose doit les gagner. Ceci résulte dans certaines lois. 1.Des charges de signes opposés s’attirent. 2.Des charges de même signe se repoussent. 3.Les objets chargés attirent les objets neutres (ou non chargés)

7 L’Electricité Statique (Cont.) LOIS des CHARGES 1.Des charges de signes opposés s’attirent : Ceci veut dire que quelque chose avec une charge négative nette est attirée à quelque chose avec une charge positive nette. Eg. Ceci explique pourquoi un ballon qui a été frotté sur votre tête est maintenant attiré à vos cheveux. Vos cheveux ont une charge positive nette et le ballon a une charge négative nette; donc, ils s’attirent. - - - - - - - - - -

8 L’Electricité Statique (Cont.) LOIS des CHARGES 1.Des charges de signes opposés s’attirent : Ceci veut dire que quelque chose avec une charge négative nette est attirée à quelque chose avec une charge positive nette. Eg. Ceci explique pourquoi un ballon qui a été frotté sur votre tête est maintenant attiré à vos cheveux. Vos cheveux ont une charge positive nette et le ballon a une charge négative nette; donc, ils s’attirent. 2. Des charges de même signe se repoussent: Ceci veut dire que quelque chose avec une charge négative nette se repousse de quelque chose avec le même genre de charge. Ceci est aussi vrai pour deux choses avec des charges positives. (Deux objets neutres ne s’attirent pas ni se repoussent pas) Eg. Ceci explique pourquoi les cheveux d’une personne qui touche un générateur Van De Graaff se lèvent. Les cheveux deviennent charges négativement et chaque rive de cheveux se repousse des autres. Ceci s’applique a deux ballons charges négativement car ils se repoussent aussi. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Se repoussent

9 L’Electricité Statique (Cont.) LOIS des CHARGES 1.Des charges de signes opposés s’attirent : Ceci veut dire que quelque chose avec une charge négative nette est attirée à quelque chose avec une charge positive nette. Eg. Ceci explique pourquoi un ballon qui a été frotté sur votre tête est maintenant attiré à vos cheveux. Vos cheveux ont une charge positive nette et le ballon a une charge négative nette; donc, ils s’attirent. 2. Des charges de même signe se repoussent: Ceci veut dire que quelque chose avec une charge négative nette se repousse de quelque chose avec le même genre de charge. Ceci est aussi vrai pour deux choses avec des charges positives. (Deux objets neutres ne s’attirent pas ni se repoussent pas) Eg. Ceci explique pourquoi les cheveux d’une personne qui touche un générateur Van De Graaff se lèvent. Les cheveux deviennent charges négativement et chaque rive de cheveux se repousse des autres. Ceci s’applique a deux ballons charges négativement car ils se repoussent aussi. 3. Les objets chargés attirent les objets neutres (ou non chargés): Ceci veut dire qu’un objet avec une charge, positive ou négative, va attirer des objets neutres. L’attraction ne va pas être aussi grande que deux charges différentes, mais encore significative. Eg. Un bon exemple est lorsqu’un ballon est collé au mur OU un ballon chargé est attiré aux cheveux de n’importe qui, pas juste de la personne avec les cheveux qui ont perdu les électrons.

10 Conducteurs, Isolants, et Substances Intermédiaires Les matériaux interagissent avec l’ électricité dans diverses façons: Sont des matériaux, tel que le caoutchouc, où une charge reste où elle a été placée Les charges électriques statiques peuvent être formé sur ces objets, mais ils ne peuvent pas se déplacer librement. L’ électricité courante déplacent les électrons donc ils ne peuvent pas passer par ces matériaux. le coton le verre le papier le bois le plastique l’eau pure la porcelaine le caoutchouc Sont des matériaux qui permettent des charges à se déplacer librement. La plupart des métaux sont des bons conducteurs et la plupart des non-métaux sont des isolants. L’électricité statique va s’accumuler sur des conducteurs. Mais quand c’est neutralisé, ca se déplace dans le matériel et donc devient l’ électricité courante. l’aluminium le cuivre l’or le nickel la platine le tungstène l’argent

11 Conducteurs, Isolants et l’Electricité Statique Les matériaux interagissent avec l’ électricité dans diverses façons: Sur un ballon en caoutchouc, les électrons ne peuvent pas se déplacer parce que le caoutchouc est un matériel isolant. La charge (les électrons) s’accumulent sur le ballon, mais ne peuvent pas se déplacer sur le ballon. Sur un ballon (ballon fait en aluminium), les électrons peuvent se déplacer n’importe où sur la surface du ballon parce que l’aluminium est un conducteur. - - - - - - - - - - - -- - -

12 Conducteurs, Isolants, et Substances Intermédiaires (Cont.) Parce que les électrons sont les charges qui peuvent se déplacer par des solides, un conducteur doit être un matériel qui tient ces électrons lâchement. Les Isolants, d’autre part, sont des matériaux qui tiennent leurs électrons très étroitement. Quelques matériaux ne sont pas des isolants parfaits, mais ils ne sont pas de bons conducteurs non plus. Ces “conducteurs faibles” permet les électrons a se déplacer, mais pas tellement librement. Ces matériaux peuvent aussi être appelés des semi-conducteurs. Les Substances Intermédiaires sont des matériaux avec une conductivité plus élevée que les isolants, mais avec une conductivité moins élevée que les métaux. Leur conductivité est souvent augmentée par l’implantation des atomes étrangers. Conducteurs Faibles ou Isolants le silice le carbone le corps humain l’humidité le nichrome l’eau salée Tous dépendent de la situation

13 Conducteurs, Isolants, et Substances Intermédiaires (Cont.) Avec tous les sujets intermédiaires de la conductivité, il existe des matériaux où la conductivité est extraordinaire. Des Supraconducteurs sont des matériaux qui offrent très peu ou pas de résistance à l'écoulement des charges. Certains matériaux deviennent des supraconducteurs lorsqu’ils deviennent extrêmement froids. (comme -137 degrés Celsius). A ce temps-ci, on ne connaît pas la température ambiante des supraconducteurs. Lorsque l'électricité voyage par la plupart des substances, même les conducteurs, un petit montant de l'énergie est perdu. Les électrons se cognent l’un sur l’autre ou sur d’autres choses et perdent leur énergie cinétique (la plupart deviennent l'énergie thermique). Ceci veut dire que les électrons ne peuvent pas voyager par une substance infiniment car ils perdent l'énergie pendant le voyage. Donc, ceci veut dire que ça prend un tas d'énergie et de l’argent pour transférer l'électricité dans notre vie quotidienne. Mais, avec les supraconducteurs, très peu d'énergie est perdue. Donc, on pourrait transférer l'énergie par de longues distances avec très peu de perte d'énergie.

14 Neutralisant les Charges Non-Equilibrées Avez-vous jamais lutté contre la charge statique lorsque vous enlevez les vêtements d’un dessiccateur pendant une journée sèche? Peut-être que vous avez ressenti, ou même vu, quelques petites étincelles  UNE DECHARGE ELECTRIQUE  lorsque la charge s’est accumulée sur vos vêtements et après c’est NEUTRALISEE (ou les charges deviennent équilibrées). Pendant une décharge, les électrons entrent dans un objet pour éliminer un manque, ou un excès d'électrons part d’un objet. Reliant un objet à la terre par un fil de conduite s’appelle FONDRE l’objet. Trouver une mise a terre est une façon facile à neutraliser les matériaux conducteurs. La Terre est tellement grande qu’elle peut facilement fournir assez d'électrons pour neutraliser un objet qui est chargé positivement. Pareillement, la Terre peut absorber des électrons supplémentaires d’un objet chargé négativement. Oh la la, je tiens un bâton de métal qui permet à l'électricité de trouver une mise à terre?

15 Neutralisant les Charges Non-Equilibrées (Cont.) Les générateurs Van de Graaff fonctionnent en créant une charge sur le dôme avec une charge électrique statique positive ou négative. (Généralement, ils utilisent une variété de ceintures pour charger le dôme). Certains générateurs chargent le globe avec une charge positive et d’autres chargent la sphère avec une charge négative nette.

16 Une tige en métal fondée (ceci a une charge neutre) est placée près du dôme chargé. Le résultat est une étincelle ou une décharge d’électrons qui passe par l’air pour atteindre la tige fondée. - - - - - -- - - - - -- -

17 Empêcher l’accumulation électrostatique Ca peut être endommageant d’avoir une accumulation statique sur beaucoup d’objets. Ayant une charge statique sur vos pantalons ou une robe n’est vraiment pas un problème. Mais, une charge statique sur une carte de mémorisation d’ordinateur peut être dévastateur. Beaucoup de matériaux ont maintenant un enduit antistatique ou sont recouverts d’enduit antistatique en forme de pulvérisateur. Les techniciens d’ordinateur portent souvent des bandes fondées pour que l’électricité statique ne s’accumule pas, mais voyage à travers la bande fondée.