Différence principale - électricité statique par rapport à l'électricité actuelle

Statique et électricité actuelle désignent les phénomènes liés au comportement des charges électriques. Les différence principale entre l'électricité statique et l'électricité actuelle est que le terme l'électricité statique fait référence à des situations où il y a un excès de charges dans une région sans qu'il y ait un flux net de charge, tandis que l'électricité actuelle fait référence aux cas où il y a un flux net de charge en réponse à une différence de potentiel.

Qu'est-ce que l'électricité statique

Les atomes qui composent les matériaux sont constitués de protons et d'électrons. Les protons sont chargés positivement alors que les électrons sont chargés négativement. Dans les matériaux électriquement neutres, le nombre de protons est égal au nombre d'électrons et il n'y a donc pas de charge nette. Lorsque certains matériaux sont frottés ensemble, les électrons peuvent être transférés d'un matériau à l'autre. Le matériau qui perd des électrons devient maintenant chargé positivement tandis que le matériau qui gagne des électrons devient chargé négativement.

Les charges similaires se repoussent tandis que les charges différentes s'attirent. Si vous frottez une tige de polyéthylène avec un morceau de tissu, certains électrons du tissu sont transférés sur la tige, la chargeant négativement. Si vous approchez la tige d'un jet d'eau lent et régulier provenant d'un robinet, vous pouvez voir que l'eau se déplace vers la tige. C'est parce que les charges négatives dans l'eau s'éloignent de la tige en polyéthylène, rendant l'eau plus proche de la tige en polyéthylène plus positive. Comme les charges s'attirent, le courant d'eau se penche maintenant vers la tige. Une démonstration de cet effet est montrée dans la vidéo ci-dessous:

Lorsqu'un matériau est chargé, les charges excédentaires se repoussent les unes les autres. Ainsi, chaque fois que cela est possible, ils essaient de se déplacer et de rendre le matériau neutre afin de minimiser la répulsion. Cependant, si le matériau est entouré d'un isolant, les charges ne peuvent pas s'écouler vers un autre endroit et le matériau reste donc chargé. Le terme électricité statique décrit ce type de situation lorsqu'une accumulation de charges excessives se produit, sans aucun moyen pour les charges de se déplacer et de rendre le matériau à nouveau neutre. Notez qu'en termes de protons et d'électrons, ce sont toujours les électrons qui peuvent se déplacer. Donc, si un matériau est chargé négativement, les électrons tentent de circuler dehors du matériau et si un matériau est chargé positivement, les électrons tentent de circuler dans le matériel.

Parfois, cependant, s'il y a un grand nombre de charges en excès, la répulsion est si élevée que les électrons ont suffisamment d'énergie pour traverser un isolant. C'est ce qui se passe lors d'un coup de foudre. Les nuages ​​d'orage se chargent lorsqu'ils se frottent les uns contre les autres dans l'atmosphère. Si suffisamment de charges s'accumulent dans le nuage, des électrons peuvent circuler entre le sol et le nuage afin de neutraliser le nuage. La décharge des électrons est rapide, et c'est ce que nous ressentons comme éclair.

Les générateurs Van de Graaff sont également utilisés pour démontrer l'électricité statique. Dans ceux-ci, il y a une ceinture en caoutchouc qui frotte contre une brosse pour créer des charges. Ces charges s'accumulent sur un dôme. Si une personne touche le dôme en se tenant debout sur un isolant, ses cheveux « se dressent » parce que ses cheveux sont chargés par la même charge et commencent à repousser. Si une petite sphère métallique est amenée très près d'un générateur Van de Graaff chargé, les charges en excès sont rapidement transférées sous la forme d'une étincelle. Ce processus est le même que ce qui se passe pendant la foudre.

Le dôme d'un générateur Van de Graaff se déchargeant

Qu'est-ce que l'électricité actuelle

Courant est un terme utilisé pour décrire un flux net de charges. Spécifiquement, courant se réfère à la débit de charge. Le flux de charge est mis en place par un différence de potentiel. Si la charge est donnée par

, alors le courant électrique

est:

Presque tous les courants électriques auxquels nous avons affaire consistent en un flux d'électrons. Classiquement, on considère que le sens du courant est dans le sens opposé au sens de circulation des électrons. De la façon dont nous utilisons le courant électrique, nous les conduisons dans circuits, et nous devons utiliser de l'énergie pour maintenir une différence de potentiel afin que les charges continuent à circuler.

Il existe deux principaux types de courant: en courant continu, la différence de potentiel entraînant le courant maintient sa direction. Par conséquent, les électrons circulent continuellement dans une direction. Dans courant alternatif, la différence de potentiel est constamment amenée à changer de direction et, en réponse, les électrons se déplacent également dans les deux sens. Lorsque les électrons circulent, ils libèrent leur énergie. Les appareils électriques fonctionnent en utilisant cette énergie émise par les électrons.

Fait intéressant, une charge en mouvement produit toujours un champ magnétique autour d'elle. Par conséquent, chaque fois qu'un courant circule dans un fil, il y a un champ magnétique autour de lui. Nous pouvons utiliser cette propriété pour créer électro-aimants.

Différence entre l'électricité statique et actuelle

Flux de charge

Dans électricité statique, il y a un excès d'un type de charge dans une région. Cependant, il y a pas de flux net de charges.

Dans électricité actuelle, les charges s'écoulent en réponse à une différence de potentiel.

Flux constant de courant

Dans électricité statique, les décharges se produisent lorsqu'une charge suffisamment importante s'accumule. Il n'est pas possible de maintenir un flux de charge constant sans laisser le temps au matériau d'accumuler à nouveau des charges.

Dans électricité actuelle, nous pouvons maintenir un flux de courant constant en donnant de l'énergie au système.

Champ magnétique

Les champs magnétiques ne se forment pas autour d'un matériau chargé de électricité statique.

Depuis électricité actuelle se compose de charges circulantes, un champ magnétique important se forme autour du conducteur transportant le courant.

Image de courtoisie:

« Générateur Spark by Van de Graaff au Museum of Science de Boston, Massachusetts » par Z22 (Travail personnel) [CC BY-SA 4.0], via Wikimedia Commons