courant électrique
Déplacement de charges électriques dans un conducteur.
ÉLECTRICITÉ
Intensité d'un courant électrique
Dans un conducteur, où existent des charges électriques, le produit de la densité volumique des charges par leur vecteur vitesse moyenne est le vecteur densité de courant. Le courant i traversant une surface donnée est défini comme le flux de la densité de courant à travers cette surface, ou comme le quotient de la charge d q qui traverse la surface pendant un temps d t :
Dans la formule, l'intensité du courant i se mesure en ampères (A) ; la charge d q se mesure en coulombs (C) ; le temps dt se mesure en secondes (s).
Propriétés d’un courant électrique
Lorsqu'un conducteur est traversé par un courant électrique, on peut observer les trois phénomènes suivants :
1° effet calorifique : le conducteur est le siège d'un dégagement de chaleur (effet Joule) ;
2° effet électromagnétique : il y a création d'un champ magnétique dans l'espace environnant ;
3° effet électrochimique : si on coupe le conducteur et si on plonge les extrémités dans une solution saline, il se produit une décomposition chimique de la solution (un courant peut déplacer les ions d'un électrolyte).
Le sens du courant électrique
Pour définir le sens du courant électrique, André Marie Ampère a choisi arbitrairement celui du déplacement des charges positives : c'est ce qu'on appelle aujourd'hui le « sens conventionnel » du courant. Les électrons se déplacent donc dans le sens inverse du sens conventionnel. Dans un circuit, le courant (sens conventionnel) sort de la pile par la borne positive et se dirige vers sa borne négative.
La relation entre le courant et la tension
La différence de potentiel (ddp) entre les deux bornes d'une pile (ou entre les deux soudures d'un couple thermoélectrique) est la cause de la circulation de l'électricité dans un conducteur. En général, lorsque la ddp augmente, l'intensité du courant augmente aussi. Pour les conducteurs métalliques, le physicien allemand Georg Simon Ohm montra en 1827 que l'intensité du courant et la ddp sont proportionnelles : avec une pile fournissant une ddp deux fois plus grande, le courant est deux fois plus intense. De même, dans un tuyau, le débit d'eau est deux fois plus élevé si la différence de hauteur entre les deux extrémités du tuyau double.
Pour une même pile, et donc une même ddp, le courant dépend aussi du conducteur qui relie les deux pôles de la pile. On appelle résistance la grandeur caractéristique d'un conducteur, telle que : U = RI, où R se mesure en ohms (Ω), U en volts (V) et I en ampères (A). Ainsi, lorsque l'intensité est faible, on dit que le conducteur est très résistant ; lorsqu'elle est forte, on dit qu'il est peu résistant. La résistance d'un conducteur dépend de sa nature (cuivre, argent…), de sa longueur et de sa section. Un fil court offre une résistance plus faible qu'un fil long, un fil fin présente un passage plus difficile aux charges, et donc une résistance plus importante, qu'un fil large. La résistance varie aussi avec la température.
La loi d'Ohm n'est pas valable pour tous les conducteurs. Ainsi, l'étincelle qui se produit entre deux points d'un circuit séparés par un espace d'air et forme un « arc » extrêmement lumineux entre deux charbons ne vérifie pas la loi d'Ohm.
