Accueil

ELECTRICITE n. f. (du grec elektron, ambre)

Propriété qu'on tous les corps d'attirer, dans certaines circonstances, les corps légers environnants, d'émettre des étincelles, de causer des commotions sur les humains et sur les animaux.

Il y a deux sortes d'électricité : l'électricité vitrée (verre frotté avec du drap) positive, et l'électricité résineuse (résine frottée avec une peau de chat) négative. Pratiquement, il y a deux sortes d'électricité :

1⁰ L'électricité statique ;

2⁰ L'électricité dynamique.

Electricité statique. C'est le phénomène produit en frottant un corps quelconque : si le corps est bon conducteur, l'électricité se manifeste sur tous les points ; s'il est mauvais conducteur, elle se manifeste seulement à l'endroit frotté.

Il existe quelques machines produisant de l'électricité statique. Ces machines sont composées, en principe, de disques de verre tournant entre des coussins en feutre ; telle la machine de Wimshurt. Ces machines servent, tout au plus, à des expériences de laboratoire.

Electricité dynamique. C'est la formation du courant. Dans un vase rempli aux trois quarts d'eau, acidulée, plongeons une lame de zinc et une lame de cuivre. La réaction chimique qui se produit entre l'acide et le zinc détermine un fluide électrique dont on admet l'existence, une sorte de poussée qui le dirige vers le cuivre et une sorte d'aspiration du côté du zinc. Le fluide tend donc à s'échapper par la lame de cuivre, tandis qu'il est attiré extérieurement et à travers l'espace, par la plaque de zinc. L'air ne se laissant pas traverser par le fluide, tout mouvement cesse bientôt; mais, si l'on réunit le cuivre au zinc au moyen d'un conducteur de l'électricité, et si on branche en série sur un circuit un appareil spécial appelé galvanomètre, on voit l'aiguille dévier dans un sens ou dans l'autre, suivant le sens du courant. Le fluide s'écoule par le cuivre et rentre dans le vase par le zinc. Cette expérience suffit donc à nous amener à parler de mesure du débit et, par conséquent, de quantité d'électricité.

Quantité d'électricité est analogue à quantité d'eau. On la mesure par le travail produit qui est, évidemment, proportionnel à cette quantité. L'unité pratique de quantité est le « coulomb », qui met en liberté dans le voltamètre 0 mg. 0104 d'hydrogénés. Coulomb (1736-1806) est un physicien français, né à Angoulême. Il est l'inventeur de la balance de torrion.

Intensité : - L'intensité d'un courant électrique est la quantité d'électricité que ce courant débite en une seconde. L'unité pratique d'intensité est « l'ampère ». L'ampère est un coulomb à la seconde. On emploie comme unité l'ampère-heure, qui est la quantité d'électricité fournie par un courant d'un ampère pendant une heure. Sous-multiple : le milliampère, qui est la millième partie de l'ampère. L'appareil de mesure servant à mesurer l'intensité se nomme ampèremètre.

Ampère (1775-1836) trouva les principes de la télégraphie électrique et découvrit la loi fondamentale de l'électrodynamique, d'après laquelle deux fils conducteurs, traversés par l'électricité, s'attirent ou se repoussent suivant que les courants s'y meuvent dans le même sens ou dans le sens contraire.

Corps bons conducteurs et mauvais conducteurs : - L'électricité traverse la matière même des corps dits conducteurs de l'électricité. Les métaux sont généralement de bons conducteurs, tandis que les solides autres que les métaux sont mauvais conducteurs. Corps bons conducteurs : argent, cuivre, bronze, corps silicieux, etc. Corps mauvais conducteurs ou isolants : verre, porcelaine, caoutchouc, etc.

Les liquides, sauf le mercure, sont conducteurs de l'électricité ; mais ils offrent une plus grande résistance au passage du courant que les métaux.

Résistance : - Les corps, même les meilleurs conducteurs, offrent toujours une résistance au passage du courant. On peut comparer le conducteur à une conduite d'eau et la résistance serait représentée par les parois de la conduite qui 'empêchent l'eau de circuler.

L'unité de résistance est « l'Ohm », au nom du physicien allemand (1787-1854). Un fil de cuivre de 1 mm de diamètre et de 50 mètres de long offre une résistance de 1 Ohm.

Loi d'Ohm : L'intensité d'un courant est directement proportionnelle à sa force électromotrice et inversement proportionnelle à la résistance du circuit, d'où la célèbre formule :

I = E

     R

Force électromotrice : - Dans tout générateur électrique, il y a une sorte de pression qui agit sur le fluide pour le mettre en mouvement. On l'appelle la force électromotrice. L'unité de force électromotrice est le « volt » du nom du physicien italien Volta (1745-1827), auteur de la pile qui porte son nom.

Puissance : - L'unité de travail mécanique est le kilogrammètre, qui est représenté par le travail nécessaire pour élever, en une seconde, à un mètre de hauteur, une masse de 1 kilogramme. La puissance d'une machine représente le travail qu'elle peut produire pendant une seconde. L'unité de puissance employée en mécanique est le cheval-vapeur ou H.P. En électricité, on emploie le watt comme unité de puissance. Le watt est la puissance d'une machine pouvant produire 1 ampère à la seconde sous une tension de 1 volt.

Applications de l'électricité : - L'électricité a pris, dans la vie moderne, une place considérable, depuis la modeste pile jusqu'au moteur électrique de grande puissance, et le jour n'est peut-être pas éloigné où nous verrons la force « électricité » supplanter d'une façon absolue la machine à vapeur et toute cette chaudronnerie dont nous avons encore besoin aujourd'hui.

Piles : - Nous avons vu dans notre première définition qu'une lame de zinc et une lame de cuivre plongeant dans une solution acidulée produisent un courant électrique. Nous avons là une pile simple ; c'est là, le principe de la pile de Volta : le cuivre de la pile est le positif ou + ; le zinc est le négatif ou -.

Cette pile ayant le défaut de se polariser est pratiquement abandonnée.

Polarisation : - L'hydrogène mis en mouvement par l'action chimique est entraîné par le courant sur le cuivre qu'il entoure bientôt d'une gaine gazeuse. Les gaz étant mauvais conducteurs de l'électricité, la résistance, à l'intérieur de la pile, se trouve considérablement augmentée ; par conséquent, le courant diminue d'intensité. Pour éviter cet inconvénient, on est arrivé à faire des piles à dépolarisant : pile Danien et pile Callaud, dont le dépolarisant est le sulfate de cuivre ; pile Bunsen : dépolarisant l'acide azotique ; pile Leclanché : dépolarisant le bioxyde de manganèse.

Electrochimie : - Le voltamètre est un appareil qui sert à la décomposition de l'eau par un courant électrique. Il se compose d'un vase de verre dont le fond est traversé par deux fils ou électrodes. On place sur chacune des électrodes une éprouvette et on relie les deux fils à une pile. L'eau étant traversée par le courant, du gaz se dégage dans chacune des éprouvettes et le niveau de l'eau descend. L'eau se décompose et ses éléments constitutifs : hydrogène et oxygène, se portent chacun sur une électrode.

Ce phénomène est appelé électrolyse.

C'est en appliquant ce principe que l'on est arrivé aujourd'hui à faire la galvanoplastie : dorure, cuivrage, nickelage.

Accumulateurs : - Une autre application de l'électrolyse a lieu dans les accumulateurs électriques. Dans un vase de verre ou de matière isolante : celluloïd, ébonite, sont placées des lames de plomb séparées les unes des autres. Les lames impaires sont reliées à une électrode négative ; les lames paires à une électrode positive. L'accumulateur est formé à la suite de charges et décharges successives. La densité de l'électrolyse est de 24 à 28° Baumé. L'usage des accumulateurs se répand de plus en plus ; ils ont sur les piles l'avantage d'un débit très intense.

Magnétisme : - On appelle aimants, des corps ayant la propriété d'attirer le fer, l'acier, la fonte et tous les corps dits magnétiques. L'aimant naturel est un minerai de fer ou oxyde magnétique. Les aimants artificiels sont des barreaux droits ou recourbés en fer à cheval, trempés à saturation, et auxquels on communique les propriétés magnétiques par frottement avec un autre aimant ou par champ magnétique (induction).

Pôles : - Un aimant droit, libre de se mouvoir autour d'un axe, dans un plan horizontal, prend une direction bien déterminée. L'une de ses extrémités se dirige vers le Nord ; on l'appelle pôle Nord, et l'autre pôle Sud.

Deux aimants de même polarité se repoussent ; deux aimants de polarité contraire s'attirent.

Electro-aimant : - Une barre de fer doux, formant noyau d'une bobine, sur laquelle est enroulé du fil conducteur isolé de soie ou de coton, parcouru par un courant, devient un aimant très-puissant. Mais toute la force d' aimantation disparait quand le courant cesse. Cet appareil se nomme électro-aimant. Toutes les applications de l'électricité découlent de ces phénomènes en magnétisme.

Sonnerie électrique : - La sonnerie électrique se compose d'un électro-aimant et d'une armature portée, par une lame flexible, qui se trouve située à l'extrémité de l'armature, et terminée par un marteau qui peut frapper sur le timbre. Quand on appuie sur le bouton, le courant passe dans l'électro-aimant et l'armature se trouve attirée ; mais, à ce moment, le contact ayant cessé entre le ressort et la borne, l'armature est ramenée à sa position première par le ressort. Le courant circule à nouveau et le même phénomène se reproduit ; et, à chaque attraction, le marteau frappe sur le timbre.

L'électro-aimant est appliqué de même façon à la télégraphie : chaque fois que l'on appuie sur le manipulateur, l'armature de l'appareil récepteur est actionnée et imprime sur la bande les points ou traits de l'Alphabet Morse.

Induction : - Un courant électrique, tournant dans un champ magnétique, produit un courant électrique. Les courants ainsi obtenus se nomment des courants induits. Toute machine produisant des courants induits se compose de deux parties :

1° L'organe créant le champ magnétique que l'on appelle inducteur ;

2° L'organe où se forment les courants induits et que l'on appelle induit.

Dynamos : - La dynamo est une machine qui transforme l'énergie mécanique en énergie électrique ; elle se compose de deux parties : l'inducteur et l'induit.

1° L'inducteur est toujours un ou plusieurs électro-aimants fixés à même la carcasse de la machine. L'induit tourne entre les masses polaires des électro-aimants ;

2° L'induit se compose généralement d'un noyau en forme d'anneau ou tambour formé de rondelles minces en fer doux, fortement serrées les unes contre les autres. Pour éviter les courants parasitaires de Foucault, on intercale entre chaque rondelle des feuilles de papier verni.

Les sections d'enroulement sont placées sur le pourtour de l'anneau ou dans des encoches creusées, à même dans les rondelles feuilletées. Les courants engendrés sont alternatifs ; on les redresse au moyen du collecteur.

Le collecteur est formé de lames de cuivre isolées les unes des autres par des lames de mica. Le collecteur se fixe au bout de l'induit sur le même arbre. Les sections d'enroulement sont reliées aux lames de cuivre. Des balais en charbon frottent sur le collecteur et recueillent le courant redressé.

Moteurs : - Les dynamos étant réversibles, si nous envoyons un courant dans une dynamo, celle-ci se mettra à tourner et retransformera l'énergie électrique en énergie mécanique.

Le moteur se compose des mêmes organes que la dynamo.

Les moteurs reçoivent une foule d'applications. Ils rendent de très grands services ; ils ont permis l'emploi de la force à de très grandes distances de la machine génératrice. L'utilisation des chutes d'eau actionnant des alternateurs ont permis d'employer la force à des distances considérables. La force électromotrice dans ces lignes est très élevée ; parfois, elle dépasse 150.000 volts.

Aux endroits où elle doit être employée, les courants sont transformés en haute et basse tension, au moyen des transformateurs.

Aujourd'hui, que ne fait-on pas avec le moteur électrique : métro, chemin de fer, tramways, machines d'extraction pour les mines, sous-marins utilisant les accumulateurs pour la plongée, etc. ?

On se sert beaucoup de petits moteurs pour usages domestiques : moteurs pour machine à coudre, aspirateurs de poussière, séchoirs électriques, ventilateurs, etc., etc.

Eclairage : - On emploie l'électricité pour l'éclairage soit au moyen des lampes à arcs ou des lampes à incandescence (Voir Lampes électriques). Voir aussi : télégraphe, télégraphie sans fil, téléphone et téléphonie sans fil.

ELECTRICITE

Nom donné à la cause de certains phénomènes appelés phénomènes électriques.

La découverte des phénomènes électriques remonte à des temps très reculés. La foudre connue de tout temps en est une manifestation violente. Les Grecs connaissaient la propriété que possède l'ambre frotté avec un chiffon sec, d'attirer des corps légers (600 ans av. J.-C.). Au XVIIème siècle, Gilbert démontra que d'autres corps peuvent s'électriser par frottement. Plus tard, on s'aperçut que les particules électrisées par l'ambre étaient ensuite repoussées par cette matière, alors que le verre les attirait, d'où l'idée de deux sortes d'électricité : positive et négative, et cette formule : « Deux électricités de nom contraire s'attirent, deux électricités de même nom se repoussent ».

Galvani découvrit beaucoup plus tard l'énergie électrique d'origine chimique en disséquant des grenouilles. L'expérience fut reprise et développée par Volta, qui trouva la pile électrochimique. Laplace et Ampère appliquent leur génie à la recherche des lois de circulation des courants. Joule étudie leurs propriétés calorifiques.

Maxwell, dans une œuvre magistrale où l'on puise, même à présent, des renseignements précieux, traduit mathématiquement les phénomènes électriques. Lenz étudie la dynamique du fluide électrique, et bientôt, les découvertes se succèdent avec une rapidité inouïe. Edison nous donne la lampe électrique pratique. Ibertz découvre les lois de la propagation des ondes électriques qu'on assimile alors à celles de la lumière (vibration électromagnétique).

Marconi reprend ses travaux et perfectionne le télégraphe. Branly, avec le cohéreur, lance la téléphonie sans fil. De Forest invente la lampe à trois électrodes. Gramme transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. Desprez transporte cette énergie à distance et l'utilise dans son moteur. Dès lors, le phénomène entre dans la voie des réalisations pratiques. Avec une rapidité formidable, naissent la télémécanique, la télévision, des usines gigantesques débitent des quantités incroyables de cette énergie qu'Ampère étudiait, il y a cent ans à peine, avec les faibles moyens de son laboratoire.

Ainsi, dans l'espace d'une génération, l'électricité change la face du monde. Après une évolution lente mais continue, elle révolutionne l'univers en moins de cinquante ans. C'est un exemple frappant de la rapidité avec laquelle se propage une idée juste. Les premiers pas sont hésitants et incertains, mais sa progression devient inexorable quand elle atteint les gros chiffres. Lorsqu'une idée est juste, il n'est pas besoin de l'imposer, elle s'impose d'elle-même par la logique même. L'avènement de l'électricité en est la plus remarquable des preuves. Il convient d'insister sur le fait qu'il ne peut y avoir aucune manifestation d'énergie électrique, magnétisme ou autre qui se puisse produire sans que la matière en soit le siège. La matière est énergique et l'énergie matérielle c'est la substance. Ainsi parler d'énergie seule, c'est faire une abstraction au même titre que parler seulement de matière.

Ceci est tellement vrai, que c'est par le nombre de particules négatives (ions) entourant le noyau positif de l'atome (électron), que se distinguent les différents corps de la chimie, liant étroitement les propriétés électriques et chimiques des différents corps. De même les différentes énergies électriques, mécaniques, chimiques, etc. (qui ne sont que des manifestations diverses d'une même chose : l'activité atomique), se substituent les unes aux autres, suivant le processus infini du transformisme.

L'étude des phénomènes électriques comprend l'électricité statique (électrostatique), qui étudie l'électricité à l'état d'équilibre : condensateurs, influence, etc. ; l'électricité cinétique (électrocinétique), ou ensemble des lois qui règlent les mouvements de l'électricité : lois d'Ohm, Joule, Wirchoff ; l'électromagnétisme, qui établit l'analogie des circuits parcourus par des courants électriques avec les aimants ; l'électricité dynamique (électro dynamisme), étudiant les effets mécaniques provoqués par les courants : machines électriques.