Chapitres
Le caractère conducteur des métaux
Tout les métaux sont conducteur. Un métal est constitué d'atomes. Dans les atomes, certains électrons sont peu liés au noyau : Ce sont les électrons libres. Le générateur provoque leur mise en circulation. Dans un métal, le courant électrique est dû à une circulation ordonnée d'électrons libres. Les électrons libres, négatifs se dirigent vers la borne plus du générateur et sont refoulés par la borne négative ( G = Pompe à électrons ). Le sens de circulation des électrons est opposé au sens conventionnel du courant. 
Les différents courants
Le courant alternatif
Histoire du courant alternatif
L'électricité est un phénomène naturel qui a commencé a être étudié dès le 16 ème siècle. L'arrivée du courant alternatif date de 1882 en France par l'invention de l'ingénieur Lucien Gaulard : le transformateur. Cela créa une véritable révolution dans l'industrie de distribution d'électricité. Comme le courant alternatif présentait plus d'avantages, il a rapidement remplacé le courant continu.
Un transformateur est un appareil censé modifier la tension et l'intensité d'un courant délivré par une source d'énergie alternative sans en changer la fréquence ou la forme.
Lucien Gaulard
Lucien Gaulard est un ingénieur français ayant vécu de 1850 à 1888. Celui-ci, spécialisé dans l'électricité, même s'il à tout de même été chimiste est un scientifique qui est surtout connu pour son invention du transformateur électrique. Cependant, ce célèbre ingénieur français a terminé sa vie assez jeune, laissant alors derrière-lui restait de nombreux travaux en suspend qui seront menés à bien par d'autres scientifiques. Il laisse cependant derrière lui ces règles :
- La tension augmente avec l’intensité du courant primaire ;
- La tension augmente avec le nombre de spire de l’enroulement secondaire ;
- La tension augmente les alternativités du courant primaire.
La production du courant alternatif
- Une turbine est mise en rotation par de l'eau ou de la pression comme de la vapeur d'eau ;
- La turbine entraîne alors l'axe du rotor de l'alternateur sur lequel sont encrés plusieurs électroaimants ;
- Le courant électrique alternatif est produit par les interactions entre les électroaimants du rotor et le fil de cuivre en bobines autour du stator.
Les caractéristiques d'un courant alternatif
On dit d'un courant électrique alternatif qu'il est périodique et sinusoïdal. Périodique car sa tension change de sens de manière périodique en s'inversant constamment et sinusoïdal car la tension varie au cours du temps en décrivant une courbe sinusoïdale.
Valeur instantanée
On peut calculer la valeur instantanée d'un courant électrique alternatif à l'aide de l'équation suivante : [ u (left( t right) = u _ { 0 } \cdot sin left( omega \cdot t right) ] dans laquelle :
- u0 correspond à l'amplitude du signal et tension de la crête exprimée en Volts (V) ;
- ω correspond à la pulsation du signal exprimée en radians par seconde (rad.s-1). Elle se calcule avec ω = 2⋅π⋅ƒ ;
- ƒ représente la fréquence du signal exprimée en Hertz (Hz) ;
- T correspond à la période du signal exprimée en secondes (s).
L'intensité du courant alternatif
L'équation représentant l'intensité du courant électrique est du type suivant : [ i left( t right) = i _ { 0 } \cdot sin left( omega \cdot t + phi right) ] dans laquelle :
- i0 correspond à amplitude du signal exprimée en ampères (A) ;
- φ correspond au déphasage du signal, également appelé phase à l'origine et s'exprime en radians.
La période du courant alternatif
La période est le temps en secondes (s) nécessaire à ce que le graphique du courant alternatif se retrouve dans la même position.
Les phases du courant alternatif
Le courant alternatif peut être monophasé ou triphasé.
Courant alternatif monophasé
Le courant alternatif monophasé est celui utilisé par le grand public. Il se compose de deux conducteurs, le neutre et la phase. Le neutre est relié à la terre au dernier transformateur.
Courant alternatif triphasé
Dans le domaine des industries, on utilise des câbles dits triphasés. Ces derniers se composent de 4 conducteurs : 3 phases et un neutre, relié à la terre. Chacune des 3 phases porte un courant déphasé de 120° par rapport aux deux autres.
La densité volumique du courant électrique alternatif
James Clerk Maxwell est un physicien d’origine écossaise. Toute sa vie il a travaillé sur les champs électriques et magnétiques et il a également contribué à l’élaboration de nombreuses lois physiques dans son domaine. Il est considéré comme l’un des scientifiques les plus influents du XIXème siècle.
Les équations de Maxwell-Gauss, aussi connues sous le noms d’équations de Maxwell-Lorenz sont des équations fondamentales de la physique. En effet, ce sont elles qui régissent l’électromagnétisme. Elles tiennent leur nom du physicien James Clerk Maxwell d’origine écossaise. Toute sa vie il a travaillé sur les champs électriques et magnétiques et il a également contribué à l’élaboration de nombreuses lois physiques dans son domaine. Il est considéré comme l’un des scientifiques les plus influents du XIXèmesiècle. Elle réunit sous la forme d’équations intégrales des lois déjà connues telles que celles de théorèmes de Gauss, Ampère et Faraday. Les équation de Maxwell sont essentielles puisqu’elles démontrent qu’en régime stationnaire, les champs électrique et magnétiques sont indépendants l’un de l’autre, ce qui n’est pas nécessairement le cas lorsque l’on se trouve en régime variable. En effet, dans le cas le plus général, il faut alors parler du champ électromagnétique puisque la séparation entre l’électrique et le magnétique n’est qu’un aspect visualisé par l’Homme.
L'effet Joule est la réaction thermique et le dégagement de chaleur qui provient d'une résistance électrique lorsqu'un courant électrique la traverse. Cette appellation a été donnée en référence au physicien anglais James Prescott Joule qui l'a découvert en 1840.
Les avantages du courant alternatif
Les avantages du courant alternatif comparé au courant continu est que l'on peut modifier son intensité ou sa tension à l'aide d'un transformateur. Grâce aux transformateurs, on peut transporter du courant haute tension de plus faible intensité, ce qui permet de diminuer l'effet Joules. Il suffit avant de redistribuer l'électricité aux utilisateurs de la transformer à nouveau.
Exemples d'utilisation
Presque tous les appareils ménagers qui se branchent à l'électricité fonctionnent au courant alternatif. Le four, la machine à laver, la télévision fonctionnent sur le courant alternatif. Cependant, la plupart de ces appareils disposent d'un transformateur qui permet de rendre le courant alternatif continu. C'est le cas par exemple de l'ordinateur, des chargeurs et du radio-réveil. 
Le caractère conducteur des solutions
Réalisation d'un circuit en série comportant un générateur, une lampe et une solution. - Cas n°1 : Eau pure ( Solution moléculaire ). - Cas n°2 : Eau sucrée ( Solution moléculaire ). - Cas n°3 : Eau salée ( Solution ionique ). - Cas n°4 : Solution d'acide Chlorhydrique. La lampe brille dans les cas n°3 et 4, pourquoi ? Quelles différences y a-t-il entre ces quatre solutions. L'eau salée et l'acide chlorhydrique sont des solutions ioniques ( Elles contiennent des ions ). Toutes les solutions ionique sont conductrices. Dans une solution ionique, le courant électrique est dû à une circulation ordonnée d'ions.
Réalisation d'expériences
La solution de sulfate de cuivre est bleue, coloration dû à la présence des ions Cu2+. La solution de Permanganate de potassium est violette, coloration dû a la présence d'ions permanganate : MnO4-. - La couleur bleu s'étale vers la borne négatif de générateur (Cu2+ ). - La couleur violette s'étale vers la borne positif du générateur ( MnO4- ). Remarques : K+ et SO42- se déplacent aussi, mais ils sont incolores. Conclusion : Dans une solution ionique, les ions positifs se déplacent dans le sens conventionnel du courant, les ions négatifs se déplacent en sens contraires.
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