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Comment fonctionne l’électricité ?

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L’électricité fait partie intégrante de nos vies ; c’est elle qui conduit les sociétés modernes et sans elle, notre monde s’effondrerait. Mais c’est quoi, exactement, l’électricité ? Comment est-ce que cela fonctionne ?

Ce que la plupart des gens appellent « électricité » est ce que les scientifiques appellent « courant électrique ». Si la première chose qui vous vient à l’esprit lorsque vous entendez le mot courant est une rivière qui coule, alors vous n’êtes pas loin de la réponse. Le courant électrique est un flux de particules chargées. Nous parlons ici d’électrons, ces petites particules chargées négativement qui flottent autour du noyau des atomes.

Malgré ce que l’on pourrait imaginer, les électrons ne sont pas en orbite autour des noyaux atomiques comme des planètes dans un système solaire miniature. Au lieu de cela, les électrons passent la majeure partie de leur temps dans des zones spécifiques autour du noyau, appelées « orbitales atomiques ». Ces orbitales ont différentes formes, en fonction du nombre d’électrons d’un atome, et d’autres facteurs. Ces orbitales atomiques sont disposées en couches autour du noyau. Pour ce qui est de l’électricité, les seuls électrons dont nous nous soucions vraiment sont ceux de l’enveloppe extérieure, que l’on appelle parfois les électrons de valence.

Lorsque le courant électrique circule, ces électrons de valence se déplacent en fait d’un atome à l’autre. Imaginez alors une longueur de fil rempli d’atomes. Si vous poussez un électron à sortir de sa coquille, il tentera alors de sauter dans la coquille de valence du premier atome qu’il rencontrera. Lorsque ce nouvel électron entre, il pousse l’un des électrons de valence hors de l’atome, qui se déplace dans l’atome suivant, et le processus continue tout le long de la longueur du fil.

Vous savez probablement que les conducteurs conduisent l’électricité, contrairement aux isolateurs. Ce que vous ne savez peut-être pas, c’est ce qui fait la différence entre un isolant et un conducteur. Cette différence, c’est la manière dont se comportent leurs électrons de valence. Dans la plupart des isolateurs, le noyau de l’atome excite une telle force sur les électrons de valence qu’il est difficile pour eux de s’échapper. Puisque les électrons ne bougent pas, nous n’obtenons aucun courant électrique.

Que se passe-t-il ensuite si nous voulons utiliser l’électricité pour faire quelque chose d’utile, comme allumer la lumière, par exemple ? Encore une fois, ce sont les électrons qui font la différence. Dans le cas des ampoules à incandescence, lorsque les électrons se déplacent dans le filament, ils excitent les atomes dans le filament et les font vibrer. Cette vibration fait que certains électrons sont transférés vers une couche d’énergie supérieure, mais ce changement n’est que temporaire. Après un court instant, l’électron revient à son niveau précédent, libérant son énergie supplémentaire sous la forme d’un photon, ou particule de lumière.

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