Nature de l'électricité et concept de l'électricité
L'électricité est la forme d'énergie la plus courante. L'électricité est utilisée pour diverses applications telles que l'éclairage, le transport, la cuisine, la communication, la production de divers biens dans les usines et bien plus encore. Aucun d'entre nous ne sait exactement ce qu'est l'électricité. Le concept d'électricité et les théories qui s'y rapportent peuvent être développés en observant ses différents comportements. Pour observer la nature de l'électricité, il est nécessaire d'étudier la structure des matières. Toute substance dans cet univers est constituée de particules extrêmement petites appelées molécules. La molécule est la plus petite particule d'une substance dans laquelle toutes les identités de cette substance sont présentes. Les molécules sont composées de particules encore plus petites appelées atomes. Un atome est la plus petite particule d'un élément qui peut exister.
Il existe deux types de substances. La substance dont les molécules sont faites d'atomes similaires est connue sous le nom d'élément. La matière dont les molécules sont composées d'atomes dissemblables est appelée un composé. Le concept d'électricité peut être obtenu à partir des structures atomiques des substances.
Structure de l'atome
Un atome se compose d'un noyau central. Le noyau est constitué de protons positifs et de neutrons sans charge. Ce noyau est entouré de plusieurs électrons orbitaux. Chaque électron a une charge négative de – 1,602 × 10– 19 Coulomb et chaque proton dans le noyau a une charge positive de +1,602 × 10 – 19 Coulomb. En raison de la charge opposée, il y a une force d'attraction entre le noyau et les électrons orbitaux. Les électrons ont une masse relativement négligeable par rapport à la masse du noyau. La masse de chaque proton et neutron est 1840 fois celle d'un électron.
Comme la valeur absolue de chaque électron et de chaque proton est la même, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons dans un atome électriquement neutre. Un atome devient un ion chargé positivement lorsqu'il perd des électrons et, de manière similaire, un atome devient un ion négatif lorsqu'il gagne des électrons.
Les atomes peuvent avoir des électrons faiblement liés dans leurs orbites les plus externes. Ces électrons nécessitent une très petite quantité d'énergie pour se détacher de leurs atomes parentaux. Ces électrons sont appelés électrons libres, qui se déplacent de manière aléatoire à l'intérieur de la substance et sont transférés d'un atome à un autre. Tout morceau de substance qui, dans son ensemble, contient un nombre inégal d'électrons et de protons est considéré comme étant électriquement chargé. Lorsqu'il y a plus d'électrons que de protons, la substance est dite négativement chargée, et lorsque le nombre de protons est supérieur à celui des électrons, la substance est dite positivement chargée.
La nature fondamentale de l'électricité est que, lorsque un corps négativement chargé est connecté à un corps positivement chargé par le biais d'un conducteur, les électrons excédentaires du corps négatif commencent à se déplacer vers le corps positif pour compenser le manque d'électrons dans ce corps positif.
J'espère que vous avez compris le concept fondamental de l'électricité à partir de l'explication ci-dessus. Il existe certaines matières qui possèdent de nombreux électrons libres à température ambiante. Des exemples très connus de ce type de matières sont l'argent, le cuivre, l'aluminium, le zinc, etc. Le mouvement de ces électrons libres peut facilement être dirigé dans une direction particulière si une différence de potentiel électrique est appliquée à travers un morceau de ces matières. Grâce à de nombreux électrons libres, ces matières ont une bonne conductivité électrique. Ces matières sont appelées bons conducteurs. La dérive des électrons dans un conducteur dans une direction est connue sous le nom de courant. En réalité, les électrons circulent du potentiel le plus bas (négatif) au potentiel le plus élevé (positif), mais la direction conventionnelle générale du courant est considérée comme allant du point de potentiel le plus élevé au point de potentiel le plus bas, donc la direction conventionnelle du courant est juste l'opposé de la direction du flux des électrons. Dans les matériaux non métalliques, tels que le verre, la mica, l'ardoise, la porcelaine, l'orbite la plus externe est complète et il y a presque aucune chance de perdre des électrons de sa couche la plus externe. Par conséquent, il y a à peine des électrons libres dans ce type de matériau.
Par conséquent, ces matières ne peuvent pas conduire l'électricité, autrement dit, leur conductivité électrique est très faible. Ces matières sont connues sous le nom de non-conducteurs ou isolants électriques. La nature de l'électricité est de circuler à travers un conducteur lorsque une différence de potentiel électrique est appliquée à travers lui, mais pas à travers un isolant, même si une grande différence de potentiel électrique est appliquée à travers eux.
Source : Electrical4u
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