L'escargot va-t-il plus vite que le courant électrique ?
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Après le lièvre et la tortue, voici l'escargot et le courant électrique !

L'escargot va-t-il plus vite que le courant électrique ?

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Qui va gagner ?

Mais il avance comme un escargot ma parole !

En effet, aussi bizarre que cela puisse paraître, la vitesse du courant électrique dans un fil est d’environ 60 cm par heure !

La vitesse moyenne, par exemple, d'un escargot turc adulte est d'un millimètre par seconde, soit 360 centimètres par heure.

C'est incontestable l'escargot gagne haut la main !

Le saviez-vous ?

L'escargot se déplace, seulement vers l'avant, grâce à son pied, qui est en fait un gigantesque muscle qui se contracte et s'allonge alternativement.

Explications...

Pour comprendre vraiment de quoi dépend la vitesse, \nil faut en fait distinguer la vitesse de propagation de l’information (onde de propagation), et la vitesse de déplacement du courant électrique (les électrons).

L'électron est accéléré par le champ électrique et atteint rapidement une vitesse très élevée (à cause de sa masse faible : vitesse proche de celle de la lumière). Mais très rapidement, il va ricocher dans les atomes du câble (cuivre par exemple) et repartir un peu n'importe où (un peu comme si le dernier d'une file d'attente était bousculé, il ricoche sur les autres, mais n'avance pas ou très peu : vitesse estimée à 60 cm par heure).

Ainsi, l'électron fait pratiquement du sur place, mais l'information elle (l'onde de choc de la bousculade se déplace rapidement sur toute la file d'attente), se propage très rapidement. C'est le champ électrique (la poussée de départ) qui fait que la vitesse moyenne n'est pas nulle et est dirigée dans le sens du champ.

Tension, Intensité et Résistance ?

Prenons un fleuve circulant dans un tuyau pour comprendre ce que représente l'intensité, la tension et la résistance d'un courant électrique.

  • Plus le tuyau est petit et plus il y a d'obstacles à l'intérieur, plus le fleuve aura plus de mal à circuler : c'est la résistance à l'écoulement des électrons dans un fil électrique. Cette résistance dépendra essentiellement de la taille du fil et de la nature des matériaux qui le compose.
  • Plus le tuyau est incliné (différence d'altitude entre le point haut et le point bas du fleuve ) et plus la chute de l'eau du fleuve entre les deux extrémités sera importance : c'est ce que l'on appelle la différence de potentiel ou tension électrique. C'est cette différence de potentiel qui met les électrons en mouvement.
  • Le débit du fleuve est assimilable à l'intensité du courant électrique. Plus son dénivelé est important (différence de potentiel) et moins il y a de résistance à son écoulement (taille du tuyau et obstacles), plus son débit est grand (Intensité du courant électrique).

En résumé, le dénivelé peut être assimilé à la différence de potentiel (ou tension), le débit du fleuve à l'intensité du courant et la taille du lie du fleuve et ses obstacles à la résistance électrique.

Inégalités

On assiste à une électrification du monde de plus en \nplus répandue et intense. Pourtant, 17% de la population mondiale n’avait pas accès à l’électricité en 2010. Cet accès est une préoccupation majeure dans de nombreux pays où d’importants programmes d’électrification ont été mis en place.

Selon l’Agence International de l’Energie, une hausse de 75% de la consommation d’électricité entre 2007 et 2030 est à prévoir. Cela résulte notamment de l’accès à l’électricité pour des populations qui en sont privées et des changements des processus industriels ou domestiques utilisant moins de combustibles et plus d’électricité.

En moyenne, un Français consomme 7 756 kWh/an tandis qu'un habitant consomme en moyenne moins de 300 kWh/an dans certaines pays d’Afrique comme le Kenya, le Ghana, le Congo, le Cameroun ou encore le Bénin.

L'électricité statique

Lorsque l’on frotte une règle en plastique sur du papier, les électrons superficiels des atomes du papier rejoignent les atomes de la règle. Les charges électriques sont alors piégées dans des matériaux isolants (le plastique, le papier, le verre, etc.) qui les empêchent de circuler.

Ce phénomène est appelé électricité statique. Il peut se manifester très rapidement lorsque l’on touche la règle par un léger choc électrique. Il s’agit du même phénomène lorsqu’ayant marché sur une moquette, on touche la poignée d’une porte.

A savoir : la quantité d’électricité statique produite n’est pas suffisante pour être industrialisée et satisfaire nos besoins énergétiques habituels.

L'électricité dynamique

A l’aide d’un fil conducteur, les électrons se déplacent et un courant électrique est créé : les charges électriques ne sont pas piégées dans des matériaux isolants.

Un courant électrique est généré à partir de l’électricité dynamique. Les charges électriques se déplacent dans un matériau conducteur. Les métaux, l’eau salée ou bien le corps humain sont de bons conducteurs.

Le courant est dit continu lorsque les électrons se déplacent dans un conducteur dans une même direction. Le courant alternatif correspond au mouvement des électrons qui alterne entre un sens et un autre. Ce mouvement de va-et-vient des charges électriques est produit entre autres par la rotation d’un alternateur.

Production

  • La centrale thermique à flamme utilise la force de la vapeur dégagée en brûlant des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) ou de la biomasse (déchets végétaux ou ménagers).
  • La centrale thermique nucléaire utilise le procédé de fission des atomes d’uranium. Cela produit de la chaleur qui se transforme ensuite en vapeur et fait tourner la turbine.
  • La centrale hydraulique utilise la force de l’eau créée par un puissant déplacement. Il peut s’agir d’une chute d’eau naturelle, de l’eau stockée dans un barrage, des mouvements de la marée ou des courants marins.
  • La centrale géothermique utilise l’eau qui est chauffée par la chaleur de la Terre ou la vapeur qui s’en dégage.
  • Les éoliennes utilisent la force du vent qui actionne leurs hélices.
  • Les panneaux solaires, appelés panneaux photovoltaïques, produisent de l’électricité grâce au soleil.
  • La biomasse (déchets organiques végétales ou animales), sa combustion permet de produire de l’électricité.

Stockage

  • L’électricité est difficilement stockable en quantité suffisante et à des coûts abordables pour satisfaire nos besoins énergétiques. Les solutions directes requièrent des conducteurs « sans résistance » appelés supraconducteurs dans lesquels il est théoriquement possible de faire circuler sans perte l’électricité que l’on souhaite stocker. Ces matériaux actuellement disponibles à des températures de quelques de degrés Kelvin sont réservés à des applications particulières et pour de faibles quantités. Les solutions indirectes ne fournissent que des solutions partielles, onéreuses et souvent locales.
    • Ex : batteries d’accumulateur, production hydrogène (qu’on stocke et brûle ensuite), air comprimé qu’on détend ensuite, eau relevée entre deux barrages, etc.
  • La production d’électricité doit donc être continue afin de répondre aux consommations du moment. Or, la consommation d’électricité varie selon les moments de la journée. Il faut par conséquent être capable d’ajuster la production d’électricité à la consommation.

Unités de mesure

  • Tension électrique : mesurée en volt (V), elle permet de déterminer la concentration de charges électriques dans un matériau. Elle peut être comparée à la pression de l’eau dans un tuyau lorsque le robinet est fermé.
  • Intensité du courant électrique : traduite en ampère (A), elle permet de mesurer le débit des électrons dans le conducteur. Elle est à l’image du débit d’eau qui sort du robinet.
  • Puissance électrique : mesurée en watt ou plus couramment en kilowatt (kW) ou mégawatt (1 000 kW), elle permet de déterminer la quantité d’énergie transmise et se mesure par le produit de la tension et de l’intensité. La puissance électrique peut être associée à la puissance du jet d’eau lorsqu’il sort du robinet.
  • Energie électrique : elle permet d’évaluer la quantité d'électricité produite ou consommée pendant une période donnée. c'est-à-dire la puissance électrique produite ou utilisée durant une période de temps donnée. Il s’agit du nombre de kilowattheures (kWh) multiplié par le nombre d’heures d’utilisation.

Transport

. L’électricité se transporte facilement et rapidement. Des lignes électriques livrent l’électricité depuis la centrale électrique jusqu’aux zones de consommation. Le transport de l’électricité à l’échelle nationale est principalement assuré en très haute tension à 400 000 volts via des lignes aériennes dites d’interconnexion. A l’échelle régionale ou locale, le transport est assuré en haute tension (225 000 et 63 000 volts essentiellement) via des lignes qui, elles, peuvent être enterrées.

. L’utilisation de la très haute tension permet de limiter les pertes en ligne dues à l’effet Joule (dégagement de chaleur) ou aux effets électromagnétiques (effets capacitifs entre la ligne et le sol). Les pertes énergétiques dans les lignes à haute tension sont proportionnelles aux distances parcourues par le courant électrique.

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Voyage en électricité (animation) : Entre moins et plus...

Principe de base : la différence de potentiel, l'électron...

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L'histoire de l'électricité - Quand l'électricité a-t-elle été inventée ?

Les grandes étapes... (des origines à 1900)

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