L'électricité est obtenue suite à la transformation d'une énergie première. Il peut s'agir du vent, de l'eau, de la chaleur… En fonction de la méthode utilisée, deux types de courants électriques sont envoyés vers les consommateurs. Ceux-ci se déplacent à une vitesse qui varie selon plusieurs éléments. SirEnergies vous apporte toutes les informations sur les différents types de courants et sur la vitesse de l'électricité.
Comment se déplace le courant électrique ?
La production de l'électricité permet d'obtenir le courant continu et le courant alternatif. Les deux sont utilisés tous les jours, mais ils ont des caractéristiques et des usages différents.
Dans un courant continu, les électrons, également appelés porteurs de charge se déplacent dans le même sens. Ils vont tous de la borne négative vers la borne positive.
Quand il s'agit d'un courant alternatif, ils circulent dans les deux sens. Un mouvement de va-et-vient est donc effectué, et cela, sur une distance d'un millième de millimètre. Ce déplacement singulier permet à l'énergie de rebondir progressivement et d'atteindre l'extrémité du conducteur.
Le courant continu est produit par des piles, des batteries, des panneaux solaires ou tout type de générateurs électroniques ou électrochimiques.
Le courant alternatif, quant à lui, provient des centrales électriques qui fonctionnent avec un alternateur. Celui-ci est équipé d'un rotor qui tourne sur lui-même. C'est ce dispositif qui donne aux électrons leur mouvement sinusoïdal (mouvement en zigzag). Ce type de courant est celui qui est utilisé dans les maisons pour le chauffage, l'éclairage, etc.
Quant au courant continu, c'est lui qui permet de faire fonctionner les lampes torches, les ordinateurs, les voitures électriques…
Comment calculer la vitesse d'un courant électrique ?
La vitesse de l'électricité prend en compte la vitesse du signal électrique et la vitesse des charges électriques. Ces vitesses varient selon le matériau conducteur, le type de courant et son intensité qui se mesurent en ampères (A).
La vitesse du signal électrique
La vitesse du signal électrique est la vitesse à laquelle les porteurs de charge sont mis en marche le long d'un fil conducteur. Elle correspond au nombre de temps qu'une onde électrique met à atteindre un appareil qu'il doit alimenter. Elle est également appelée vitesse de l’information ou de propagation de l'électricité.
Elle est très rapide et dépend de la perméabilité et de la permittivité diélectrique du matériau conducteur. Lorsqu'elle est dans une eau saline, l'électricité se déplace ainsi à une vitesse d'environ 226 000 km par seconde.
Dans le vide, elle évolue à la vitesse de la lumière et fait près de 300 000 km par seconde. Quand elle circule dans un fil de cuivre, elle peut atteindre 273 000 km par seconde. Pour finir, sa vitesse se situe entre 175 000 et 200 000 km par seconde dans un circuit à isolant plastique.
La vitesse de déplacement des charges électriques ou électrons
Les charges électriques se déplacent très lentement. La vitesse à laquelle elles se propagent varie en fonction de l'intensité du courant présent dans le circuit.
Dans un courant alternatif, les électrons se déplacent ainsi d'à peine quelques centièmes de millimètres par seconde. La fréquence de ce type de courant est généralement entre 50 et 60 hertz. Les porteurs de charge font donc des va-et-vient 50 ou 60 fois par seconde sur une minuscule distance. Ce qui donne l'impression qu'ils ne bougent presque pas.
Des études et des calculs ont démontré que dans un système électrique où l'intensité du courant est à 1 A, ils parcourent 40 cm par heure.
Par contre, dans un courant continu, la vitesse des électrons est légèrement plus élevée, car ils font plusieurs mètres par seconde. Dans un tube électronique également appelé tube à vide ou lampe, la vitesse de déplacement est souvent de 15 km par seconde.
Processus de déplacement des électrons
Les porteurs de charge suivent un cycle donné. Pour que celui-ci s'accomplisse, il faut que le circuit reste ouvert pendant suffisamment longtemps. Par exemple, lorsque vous allumez une lampe, un flux d’électrons quitte le générateur. Cette charge électrique passe ensuite par le fil conducteur, l'interrupteur, l'ampoule et revient à nouveau vers le générateur.
À cause de leur déplacement qui est lent, l'électron qui maintenait la charge qui a envoyé le signal électrique ne la rencontre jamais. La lumière qui jaillit de façon instantanée dès que vous actionnez un interrupteur ne provient pas du déplacement des électrons. Pour de nombreuses personnes, c'est le maillon qui a quitté le bouton électrique qui allume la lampe, ce qui n'est pas le cas.
Le fil électrique est rempli de porteurs de charge depuis l'interrupteur jusqu'à l'ampoule. Dès que vous appuyez sur le bouton, ils se mettent tous en mouvement. Celui qui est au bout de l'interrupteur envoie le signal qui passe par chacun des électrons qu'il y a le long du fil.
Il atteint en une fraction de seconde le maillon qui est au bout du filament de la lampe et crée la lumière. Les porteurs de charge qui ont envoyé l'information arriveront jusqu'à l'ampoule des heures plus tard.
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