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ENCYCLOPEDIE: Electricité

Publié le 06/09/2011

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(gr. "êlektron") Phénomène découvert en l'an 600 av. J.-C., à savoir la force d'attraction qu'exerce un morceau d'ambre frotté avec une étoffe. Ce phénomène n'a pu être élucidé qu'au cours de ce siècle grâce à l'étude des propriétés des électrons. L'électricité est une forme d'énergie produite lorsqu'on frotte deux corps dans une action mécanique (par exemple compression pour les matériaux ayant des propriétés piézoélectriques) et qui s'exprime soit par des phénomènes d'attraction, soit par des phénomènes de répulsion. Les phénomènes d'électrisation naissent d'un transfert d'électrons ; une charge électrique négative est due à un excès d'électrons, une charge électrique positive à un défaut d'électrons. Une accumulation d'électrons libres produit une charge statique. Le courant électrique est un flux d'électrons circulant dans des conducteurs. Les charges électriques peuvent être obtenues par : 1) frottement de certains matériaux (entre autres : ambre) (électricité par frottement) ; 2) déplacement d'un conducteur par champ magnétique (induction) ; 3) processus chimique, par exemple métaux plongés dans l'acide (galvanisation) ; 4) échauffement d'une soudure entre deux métaux différents (thermique) ; 5) rayon lumineux sur certaines matières (photoélectricité) ; 6) déformation de cristaux (piézoélectricité). Les charges électriques opposées s'attirent, les charges électriques de même signe se repoussent ; d'une manière générale, les charges cherchent à s'équilibrer en laissant passer le courant. La différence entre ces charges est dite "différence de potentiel" ou tension. Toutes les matières présentent une résistance différente au flux électrique. On distingue les conducteurs, les isolants, les semi-conducteurs. La tension du courant dépend de la résistance d'un conducteur (voir loi de Joule, loi d'Ohm). Courant électrique : électricité circulant dans un conducteur. Energie électrique produite par une centrale électrique et transportée jusqu'aux centres de consommation par un réseau dense de lignes à haute (400 000 volts) et moyenne tension. Le courant est alors transformé dans des sous-centrales en tension de réseau afin de pouvoir être utilisé en 230 ou 230/400 volts par les particuliers. Les dix premiers producteurs mondiaux: (capacités de production en 1997) : - 1- RAO-UES (Russie) : 122 000 mégawatts ; - 2- EDF (France) : 102 500 mégawatts ; - 3- Electrobr (Brésil) : 59 250 mégawatts ; - 4- Tepco (Japon) : 56 800 mégawatts ; - 5- Enel (Italie) : 56 250 mégawatts ; - 6- Kepco (Corée du Sud) : 41 000 mégawatts ; - 7- Eskom (Afrique du Sud) : 39 100 mégawatts ; - 8- Kansai (Japon) : 37 000 mégawatts ; - 9- HydroQuébec (Canada) : 36 400 mégawatts . - 10- Southern Company (Etats-Unis) : 31 000 mégawatts. Les cinq premières compagnies d'électricité du monde produisent 13% de l'électricité mondiale.

« Une fois ces standards établis , des réseaux de câbles électriques furent mis en place dans chaque pays à partir des centra les, offr ant une desserte efficace de l'énergie aux utilisateurs.

L ' alimentation en énerg ie devint planifiée et plus sûre: en cas de panne d'une cen trale, la relève était assurée par une autre sta tion du réseau; le raccordement à des centr al es supp léme ntair es permit par aill eurs d e fair e face à la demande croissante d 'é lectrici t é.

Les standards La circulation de l'électricité dans les réseaux se fait en couran t alte rnatif , c'es t-à-d ire que le sens du courant dans le circu it osc ill e à une fré­ quence donnée.

En France et en Europe, la fréquence standard utilisée est de 50 hertz (Hz), c ' est-à-dire 50 cycles de renversement du cou­ r_ant par seconde .

D'autres pay , notamment les Etats -Unis , ont pour leur part adopté comme standard le 60 Hz.

Le courant alternatif est la forme de courant qui se prête le plus facilement aux transforma­ tions de voltage -d'une grande utilité dans les applications électr iqu es -grâce au principe du transformateur.

Dans le transformateur, les deux circu its élec­ triques entre lesquels doit se faire la transforma­ tion de voltage sont enrou l és sur une même armature en fer -cons titu ant deux bobines qui ont chacune un nombre de tours bien défini.

Le courant alterna tif passa nt dans le premier c ir cuit ( courant d'entrée) cr ée un champ magnétique dans l'armature, qui induit un courant dans le ~ Une installation locale dans la région de Penly , en Seine-Maritime.

De ce portique métallique partent différentes lignes qui alimentent les localités voisines.

Disjoncteurs dans .....

une sous-station.

ë[ Lorsque la foudre ~ touche un câble , les e;; disjoncteurs coupent ~ automatiquement le ~ courant , par mesure ~ de précaution .

~ second circuit (coura nt de sort ie).

Or le voltage du couran t de sortie par rapport au voltage d'entrée est défini par le nombre de tours des bobines: si, par exemple , l'enrou lemen t du second cir cuit comprend deux fois moins de tours que l'enroulement du premier, le voltage de sortie sera deux fois plus faible que le voltage d'entrée.

C'es t ainsi que l'on transforme des vol­ tag es de 240/220 volts en voltage de 110 volts.

La réduction du voltage est une app lication courante pour les appareils domestiques (radios, micro-ordinateurs , et autres), car leurs circu its sont conçus pour être de bas voltages.

D'autres transformateurs serven t au contraire à augmenter le voltage, notamment à la sor tie des cen tral es é lectriqu es pour l 'alimentation des réseaux de haute tension: en effet, on obtient moins de perte de courant dans les fils lorsque le courant est achem iné sous de très hauts vol tages.

La déperdition d'énergie L'ac hem inement du cou rant dans les réseaux électr iqu es est sujet à des pertes d'énergie, dues à l'échauffement des fils et des cables.

Cette perte d'énergie est éga le à l2R, où 1 est l'intensité du Dans une salle .....

de contrôle d'un réseau de distribution , demande et fourniture en électricité sont en permanence analysées et contrôlées.

Selon la demande , de plus ou moins grandes quantités d'électricité sont acheminées .

Un réseau ~ de câbles haute- ~ tension , soutenus par ~ des pylônes , distribue ~ l'électricité d' une ~ centrale à travers la ~ campagne .

Dans les 8 villes et les villages , ~ les câbles sont ~ enterrés pour la ~ distribution finale ~ courant, et R la résistance du fil ou du câble conduc t eur.

On a donc une moindre perte d'énergie si on diminue l'intensité du courant , ce qui est possible en augmen tant le voltage, car les deux sont liés: une même puissance électrique est acheminée soit sous forme de haute intensité sous bas voltage, soit de basse intensité sous haut voltage.

C'est donc cette dernière formule que l'o n utilisera dans l es câbl es dit de " haute tension », pour limit er les pertes d'énergie .

L'alimentation triphasée Certains réseaux électriques n'acheminent pas un seul, mais trois coura nts circu lant dans des fils parallèles , e t générés ensemb le à partir d'une même centrale.

Ces trois courants alternat ifs sont tous géné­ rés sous une tension de 240/220 volts, mais de te ll e façon qu'ils changent de sens à des moments différents, le urs cycles étant décalés les uns par rapport aux autres: on dit qu'ils sont hors de phase.

Or cette différence de phase accentue la différence de voltage et permet d'obtenir un voltage triphasé de 4 15 volts qui est fort utilisé dans l'industri e l ourde.

en basse tension .

(ii) .._..;...

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