Ce qui s'est passé électricité

Mouvement dirigé de particules chargées électriquement sous l’influence de . De telles particules peuvent être : dans les conducteurs – des électrons, dans les électrolytes – des ions (cations et anions), dans les semi-conducteurs – des électrons et ce qu'on appelle des « trous » (« conductivité électron-trou »). Il existe également un « courant de polarisation », dont le flux est dû au processus de charge de la capacité, c'est-à-dire changer la différence de potentiel entre les plaques. Il n’y a pas de mouvement de particules entre les plaques, mais le courant circule à travers le condensateur.

Dans la théorie des circuits électriques, le courant est considéré comme le mouvement directionnel des porteurs de charge dans un milieu conducteur sous l'influence d'un champ électrique.

Le courant de conduction (simplement le courant) dans la théorie des circuits électriques est la quantité d'électricité circulant par unité de temps à travers la section transversale d'un conducteur : i = q/t, où i est le courant. UN; q = 1,6·10 9 - charge électronique, C ; t - heure, s.

Cette expression est valable pour les circuits DC. Pour les chaînes courant alternatif on utilise la valeur dite du courant instantané, égale au taux de changement de charge dans le temps : i(t)= dq/dt.

Le courant électrique se produit lorsqu'un champ électrique, ou une différence de potentiel, apparaît dans une section d'un circuit électrique entre deux points d'un conducteur. La différence de potentiel entre deux points est appelée tension ou chute de tension dans cette section du circuit.

Au lieu du terme « courant » (« ampleur du courant »), le terme « intensité du courant » est souvent utilisé. Cependant, cette dernière ne peut pas être qualifiée de réussie, car la force actuelle n'est pas une force au sens littéral du terme, mais seulement l'intensité du mouvement. charges électriques dans un conducteur, la quantité d'électricité passant par unité de temps à travers la section transversale du conducteur.
Le courant est caractérisé par , qui dans le système SI est mesuré en ampères (A), et par la densité de courant, qui dans le système SI est mesurée en ampères par mètre carré.
Un ampère correspond au mouvement d'une charge d'électricité égale à un coulomb (C) à travers la section d'un conducteur pendant une (s) seconde(s) :

1A = 1C/s.

Dans le cas général, en désignant le courant par la lettre i et la charge par q, on obtient :

je = dq / dt.

L'unité de courant s'appelle l'ampère (A). Le courant dans un conducteur est de 1 A si une charge électrique égale à 1 coulomb traverse la section du conducteur en 1 seconde.

Si une tension est appliquée le long d’un conducteur, un champ électrique apparaît à l’intérieur du conducteur. À l'intensité de champ E, les électrons de charge e sont soumis à une force f = Ee. Les quantités f et E sont vectorielles. Pendant le temps de libre parcours, les électrons acquièrent un mouvement directionnel ainsi qu’un mouvement chaotique. Chaque électron a une charge négative et reçoit une composante de vitesse dirigée à l'opposé du vecteur E (Fig. 1). Le mouvement ordonné, caractérisé par une certaine vitesse moyenne des électrons vcp, détermine le flux de courant électrique.

Les électrons peuvent avoir un mouvement dirigé dans les gaz raréfiés. Dans les électrolytes et les gaz ionisés, la circulation du courant est principalement due au mouvement des ions. Conformément au fait que dans les électrolytes, les ions chargés positivement se déplacent du pôle positif vers le négatif, historiquement, la direction du courant a été acceptée. direction inverse mouvements des électrons.

La direction du courant est considérée comme la direction dans laquelle se déplacent les particules chargées positivement, c'est-à-dire la direction opposée au mouvement des électrons.
Dans la théorie des circuits électriques, la direction du courant dans un circuit passif (en dehors des sources d'énergie) est considérée comme la direction du mouvement des particules chargées positivement d'un potentiel supérieur à un potentiel inférieur. Cette direction a été adoptée au tout début du développement de l'électrotechnique et contredit la véritable direction du mouvement des porteurs de charge - les électrons se déplaçant dans les milieux conducteurs du moins au plus.

La valeur égale au rapport du courant à la surface de la section transversale S est appelée densité de courant (notée δ) : δ= EST

On suppose que le courant est réparti uniformément sur la section du conducteur. La densité de courant dans les fils est généralement mesurée en A/mm2.

Selon le type de porteurs de charge électrique et le milieu de leur déplacement, on les distingue courants de conduction et les courants de déplacement. La conductivité est divisée en électronique et ionique. En régime permanent, on distingue deux types de courants : continus et alternatifs.

Transfert de courant électrique appeler le phénomène de transfert de charges électriques par des particules ou des corps chargés se déplaçant dans l'espace libre. Le principal type de transfert de courant électrique est le mouvement dans le vide particules élémentaires, ayant une charge (mouvement des électrons libres dans les tubes à vide), mouvement des ions libres dans les appareils à décharge gazeuse.

Courant de déplacement électrique (courant de polarisation) appelé le mouvement ordonné des porteurs de charges électriques liés. Ce type de courant peut être observé dans les diélectriques.
Courant électrique total - quantité scalaire, égal à la somme du courant de conduction électrique, du courant de transfert électrique et du courant de déplacement électrique à travers la surface considérée.

Une constante est un courant dont l'amplitude peut varier, mais qui ne change pas de signe arbitrairement. pendant longtemps. En savoir plus à ce sujet ici :

Un courant alternatif est un courant qui change périodiquement en amplitude et en signe.La grandeur caractérisant le courant alternatif est la fréquence (mesurée en hertz dans le système SI), dans le cas où son intensité change périodiquement. Courant alternatif haute fréquence est forcé sur la surface du conducteur. Les courants à haute fréquence sont utilisés en construction mécanique pour le traitement thermique des surfaces de pièces et le soudage, ainsi qu'en métallurgie pour la fusion des métaux.Les courants alternatifs sont divisés en sinusoïdaux et non sinusoïdal. Un courant qui varie selon une loi harmonique est dit sinusoïdal :

je = Je suis sin ωt,

Le taux de variation du courant alternatif en est caractérisé, défini comme le nombre d'oscillations répétitives complètes par unité de temps. La fréquence est désignée par la lettre f et se mesure en hertz (Hz). Ainsi, une fréquence de courant dans un réseau de 50 Hz correspond à 50 oscillations complètes par seconde. La fréquence angulaire ω est le taux de variation du courant en radians par seconde et est liée à la fréquence par une relation simple :

ω = 2πf

Valeurs constantes (fixes) des courants continus et alternatifs désigner par la lettre majuscule I les valeurs instables (instantanées) - la lettre i. Classiquement, le sens positif du courant est considéré comme le sens de déplacement des charges positives.

Il s'agit d'un courant qui évolue selon la loi des sinus au fil du temps.

Par courant alternatif, nous entendons également le courant dans les courants simples et ordinaires. réseaux triphasés. Dans ce cas, les paramètres du courant alternatif évoluent selon une loi harmonique.

Puisque le courant alternatif évolue avec le temps, des moyens simples les solutions aux problèmes adaptées aux circuits CC ne sont pas directement applicables ici. À très hautes fréquences, les charges peuvent subir un mouvement oscillatoire – circuler d’un endroit du circuit à un autre et vice-versa. Dans ce cas, contrairement aux circuits à courant continu, les courants dans les conducteurs connectés en série peuvent ne pas être les mêmes. Les capacités présentes dans les circuits alternatifs renforcent cet effet. De plus, lorsque le courant change, des effets d'auto-induction se produisent, qui deviennent importants même à basses fréquences si des bobines à inductance élevée sont utilisées. À des fréquences relativement basses, les circuits alternatifs peuvent toujours être calculés à l'aide de , qui doit toutefois être modifié en conséquence.

Un circuit qui comprend diverses résistances, inductances et condensateurs peut être traité comme s’il était constitué d’une résistance généralisée, d’un condensateur et d’une inductance connectés en série.

Considérons les propriétés d'un tel circuit connecté à un générateur de courant alternatif sinusoïdal. Pour formuler des règles de calcul des circuits alternatifs, vous devez trouver la relation entre la chute de tension et le courant pour chacun des composants d'un tel circuit.

Joue des rôles complètement différents dans les circuits AC et DC. Si, par exemple, un élément électrochimique est connecté au circuit, le condensateur commencera à se charger jusqu'à ce que la tension à ses bornes devienne égale à la force électromotrice de l'élément. Ensuite, la charge s’arrêtera et le courant tombera à zéro. Si le circuit est connecté à un générateur de courant alternatif, dans un demi-cycle, les électrons sortiront de la plaque gauche du condensateur et s'accumuleront à droite, et dans l'autre - vice versa. Ces électrons en mouvement représentent un courant alternatif dont l’intensité est la même des deux côtés du condensateur. Tant que la fréquence du courant alternatif n’est pas très élevée, le courant traversant la résistance et l’inductance est également le même.

Dans les appareils consommant du courant alternatif, le courant alternatif est souvent redressé par des redresseurs pour produire du courant continu.

Conducteurs de courant électrique

Le matériau dans lequel circule le courant est appelé. Certains matériaux deviennent supraconducteurs à basse température. Dans cet état, ils n'offrent quasiment aucune résistance au courant ; leur résistance tend vers zéro. Dans tous les autres cas, le conducteur résiste au passage du courant et, par conséquent, une partie de l’énergie des particules électriques est convertie en chaleur. L'intensité du courant peut être calculée à l'aide de la section du circuit et de la loi d'Ohm pour le circuit complet.

La vitesse de déplacement des particules dans les conducteurs dépend du matériau du conducteur, de la masse et de la charge de la particule, de la température ambiante, de la différence de potentiel appliquée et est bien inférieure à la vitesse de la lumière. Malgré cela, la vitesse de propagation du courant électrique lui-même est égale à la vitesse de la lumière dans un milieu donné, c'est-à-dire la vitesse de propagation du front d'onde électromagnétique.

Comment le courant affecte-t-il le corps humain ?

Le courant qui traverse le corps d'une personne ou d'un animal peut provoquer des brûlures électriques, une fibrillation ou la mort. En revanche, le courant électrique est utilisé en soins intensifs, pour le traitement maladie mentale, notamment la dépression, la stimulation électrique de certaines zones du cerveau est utilisée pour traiter des maladies telles que la maladie de Parkinson et l'épilepsie, un stimulateur cardiaque qui stimule le muscle cardiaque avec un courant pulsé est utilisé pour la bradycardie. Chez les humains et les animaux, le courant est utilisé pour transmettre l’influx nerveux.

Selon les règles de sécurité, le courant minimum perceptible par l'homme est de 1 mA. Le courant devient dangereux pour la vie humaine à partir d'une force d'environ 0,01 A. Le courant devient mortel pour une personne à partir d'une force d'environ 0,1 A. Une tension inférieure à 42 V est considérée comme sûre.

Sujets du codificateur d'examen d'État unifié: courant électrique continu, courant, tension.

Le courant électrique rend la vie confortable l'homme moderne. Réalisations technologiques de la civilisation - énergie, transports, radio, télévision, ordinateurs, connexion mobile- basé sur l'utilisation du courant électrique.

Le courant électrique est le mouvement dirigé de particules chargées, dans lequel la charge est transférée d'une zone de l'espace à une autre.

Le courant électrique peut se produire dans une grande variété de milieux : solides, liquides, gaz. Parfois, aucun fluide n’est nécessaire : le courant peut exister même dans le vide ! Nous en reparlerons en temps voulu, mais pour l'instant nous ne donnerons que quelques exemples.

Relions les pôles de la batterie avec un fil métallique. Les électrons libres du fil entameront un mouvement directionnel du « moins » de la batterie vers le « plus ».
Ceci est un exemple de courant dans les métaux.

Jetez une pincée de sel de table dans un verre d'eau. Les molécules de sel se dissocient en ions, de sorte que des charges libres apparaissent dans la solution : ions positifs et les ions négatifs. Mettons maintenant dans l’eau deux électrodes connectées aux pôles de la batterie. Les ions commenceront à se déplacer vers l’électrode négative et les ions commenceront à se déplacer vers l’électrode positive.
Ceci est un exemple de courant traversant une solution électrolytique.

Les nuages ​​d’orage créent des champs électriques si puissants qu’il est possible de percer un espace d’air long de plusieurs kilomètres. En conséquence, une décharge géante – la foudre – traverse l’air.
Ceci est un exemple de courant électrique dans un gaz.

Dans les trois exemples considérés, le courant électrique est provoqué par le mouvement de particules chargées à l'intérieur du corps et est appelé courant de conduction.

Voici un exemple légèrement différent. Nous déplacerons un corps chargé dans l'espace. Cette situation est conforme à la définition du courant ! Un mouvement dirigé des charges est présent, un transfert de charges dans l'espace est présent. Le courant créé par le mouvement d’un corps chargé macroscopique est appelé convection.

Notez que tous les mouvements de particules chargées ne génèrent pas de courant. Par exemple, le mouvement thermique chaotique des charges sur un conducteur n'est pas dirigé (il se produit dans n'importe quelle direction), et n'est donc pas un courant (lorsqu'un courant apparaît, les charges libres continuent d'effectuer un mouvement thermique ! C'est juste que dans ce cas, leur dérive ordonnée dans une certaine direction s'ajoute aux mouvements chaotiques des particules chargées
direction).
Il n'y aura pas non plus de courant dans le mouvement de translation d'un corps électriquement neutre : bien que les particules chargées dans ses atomes effectuent un mouvement dirigé, il n'y a pas de transfert de charge d'une zone de l'espace à une autre.

Direction du courant électrique

La direction du mouvement des particules chargées formant un courant dépend du signe de leur charge. Les particules chargées positivement se déplaceront du « plus » au « moins », et les particules chargées négativement se déplaceront, au contraire, du « moins » au « plus ». Dans les électrolytes et les gaz, par exemple, des charges libres positives et négatives sont présentes et un courant est créé par leur mouvement contraire dans les deux sens. Laquelle de ces directions doit être prise comme direction du courant électrique ?

En termes simples, par accord le courant passe du « plus » au « moins »(Fig. 1 ; la borne positive de la source de courant est représentée par une ligne longue, la borne négative par une ligne courte).

Cet accord entre en conflit avec le cas le plus courant des conducteurs métalliques. Dans un métal, les porteurs de charge sont des électrons libres, et ils passent du « moins » au « plus ». Mais par convention, nous sommes obligés de supposer que la direction du courant dans un conducteur métallique est opposée au mouvement des électrons libres. Bien entendu, ce n’est pas très pratique.

Cependant, rien ne peut être fait ici – vous devez prendre cette situation pour acquise. C’est ainsi que cela s’est passé historiquement. Le choix de la direction du courant a été proposé par Ampère (Ampère avait besoin d'un accord sur la direction du courant afin de donner une règle claire pour déterminer la direction de la force agissant sur un conducteur avec du courant dans un champ magnétique. Aujourd'hui, nous appelons cette force la force Ampère, dont la direction est déterminée par la règle de gauche) dans la première moitié du XIXe siècle, 70 ans avant la découverte de l'électron. Tout le monde s'est habitué à ce choix, et lorsqu'en 1916 il est devenu clair que le courant dans les métaux est provoqué par le mouvement d'électrons libres, rien n'a changé.

Actions du courant électrique

Comment pouvons-nous déterminer si le courant électrique circule ou non ? L'apparition du courant électrique peut être jugée par ses manifestations suivantes.

1. Effet thermique du courant. Le courant électrique provoque un échauffement de la substance dans laquelle il circule. C'est ainsi que les serpentins des radiateurs et des lampes à incandescence chauffent. C'est pourquoi nous voyons des éclairs. Le fonctionnement des ampèremètres thermiques est basé sur la dilatation thermique d'un conducteur porteur de courant, ce qui entraîne le mouvement de l'aiguille de l'instrument.

2. Effet magnétique du courant. Le courant électrique crée un champ magnétique : l'aiguille de la boussole située à côté du fil tourne perpendiculairement au fil lorsque le courant est activé. Le champ magnétique du courant peut être renforcé plusieurs fois en enroulant un fil autour d’une tige de fer pour créer un électro-aimant. L'action des ampèremètres du système magnétoélectrique repose sur ce principe : l'électro-aimant tourne dans le champ aimant permanent, à la suite de quoi l'aiguille de l'instrument se déplace le long de l'échelle.

3. Effet chimique du courant. Lorsque le courant traverse les électrolytes, un changement peut être observé composition chimique substances. Ainsi, dans une solution, les ions positifs se déplacent vers l’électrode négative et cette électrode est recouverte de cuivre.

Le courant électrique est appelé permanent, si la même charge traverse la section transversale du conducteur à intervalles de temps égaux.

Le courant continu est le plus simple à apprendre. C'est par là que nous commençons.

Intensité et densité du courant

La caractéristique quantitative du courant électrique est force actuelle. Dans le cas du courant continu, la valeur absolue du courant est le rapport de la valeur absolue de la charge traversant la section du conducteur pendant le temps à ce temps précis :

(1)

Le courant est mesuré en ampères(UN). Avec un courant de A, une charge de C traverse la section transversale du conducteur en c.

Nous soulignons que la formule (1) détermine valeur absolue, ou module actuel.
La force actuelle peut aussi avoir un signe ! Ce signe n'est pas lié au signe des charges formant le courant et est choisi pour d'autres raisons. À savoir, dans un certain nombre de situations (par exemple, s'il n'est pas clair à l'avance où le courant circulera), il est pratique de fixer une certaine direction de contournement du circuit (par exemple, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre) et de considérer l'intensité du courant comme positive si le sens du courant coïncide avec le sens de contournement, et négatif si le courant circule dans le sens contraire du sens de traversée (à comparer avec un cercle trigonométrique : les angles sont considérés comme positifs s'ils sont comptés dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et négatifs s'ils sont comptés dans le sens des aiguilles d'une montre).

Dans le cas du courant continu, l’intensité du courant est une valeur constante. Il montre la quantité de charge qui traverse la section transversale du conducteur par seconde.

Il est souvent pratique de sauter la section transversale et de saisir la valeur la densité actuelle:

(2)

où est l'intensité du courant, est la section transversale du conducteur (bien entendu, cette section est perpendiculaire à la direction du courant). En tenant compte de la formule (1) nous avons également :

La densité de courant montre la quantité de charge qui passe par unité de temps à travers une unité de section transversale d'un conducteur. Selon la formule (2), la densité de courant est mesurée en A/m2.

Vitesse de mouvement directionnel des charges

Lorsque l’on allume la lumière dans une pièce, il nous semble que l’ampoule s’allume instantanément. La vitesse de propagation du courant dans les fils est très élevée : elle est proche du km/s (la vitesse de la lumière dans le vide). Si l’ampoule était sur la Lune, elle s’allumerait en un peu plus d’une seconde.

Cependant, il ne faut pas penser que les charges libres formant un courant se déplacent à une vitesse aussi énorme. Il s'avère que leur vitesse n'est qu'une fraction de millimètre par seconde.

Pourquoi le courant traverse-t-il les fils si rapidement ? Le fait est que les charges libres interagissent les unes avec les autres et, étant sous l'influence du champ électrique de la source de courant, lorsque le circuit est fermé, elles commencent à se déplacer presque simultanément le long de tout le conducteur. La vitesse de propagation du courant est la vitesse de transmission interaction électrique entre les charges libres, et elle est proche de la vitesse de la lumière dans le vide. La vitesse à laquelle les charges elles-mêmes se déplacent à l’intérieur du conducteur peut être inférieure de plusieurs ordres de grandeur.

Alors, soulignons encore une fois que nous distinguons deux vitesses.

1. Vitesse de propagation actuelle. C'est la vitesse à laquelle un signal électrique se propage dans un circuit. Près des km/s.

2. Vitesse de déplacement directionnel des charges gratuites. C'est la vitesse moyenne de déplacement des charges formant un courant. Aussi appelé vitesse de dérive.

Nous allons maintenant dériver une formule exprimant l’intensité du courant à travers la vitesse de mouvement directionnel des charges conductrices.

Laissez le conducteur avoir une section transversale (Fig. 2). On considérera les charges libres du conducteur comme positives ; Notons l'ampleur de la charge libre (dans le cas le plus pratique d'un conducteur métallique, il s'agit de la charge d'un électron). La concentration des charges libres (c'est-à-dire leur nombre par unité de volume) est égale à .

Riz. 2. Pour dériver la formule

Quelle charge traversera la section transversale de notre conducteur au fil du temps ?

D'une part, bien sûr,

(3)

D'autre part, la section transversale sera traversée par toutes ces charges libres qui, au bout d'un moment, se retrouveront à l'intérieur d'un cylindre d'une hauteur de . Leur nombre est égal à :

Leur charge totale sera donc égale à :

(4)

En égalisant les membres droits des formules (3) et (4) et en réduisant par , on obtient :

(5)

En conséquence, la densité de courant s'avère être égale à :

A titre d'exemple, calculons la vitesse de déplacement des électrons libres dans un fil de cuivre au courant A.

La charge électronique est connue : Cl.

Quelle est la concentration d’électrons libres ? Cela coïncide avec la concentration des atomes de cuivre, puisqu'un électron de valence est retiré de chaque atome. Eh bien, nous savons comment trouver la concentration des atomes :

Mettons mm. De la formule (5) on obtient :

MS.

Cela représente environ un dixième de millimètre par seconde.

Champ électrique stationnaire

Nous parlons tout le temps du mouvement directionnel des charges, mais n'avons pas encore abordé la question de Pourquoi les charges gratuites effectuent un tel mouvement. Pourquoi le courant électrique se produit-il réellement ?

Pour le mouvement ordonné des charges à l'intérieur d'un conducteur, il faut une force qui agit sur les charges dans une certaine direction. D'où vient ce pouvoir ? Du côté du champ électrique !

Pour que le conducteur coule D.C., il doit y avoir un état stationnaire à l'intérieur du conducteur(c'est-à-dire constant, indépendant du temps) champ électrique. Autrement dit, une différence de potentiel constante doit être maintenue entre les extrémités du conducteur.

Un champ électrique stationnaire doit être créé par les charges des conducteurs inclus dans le circuit électrique. Cependant, les conducteurs chargés ne peuvent à eux seuls assurer la circulation du courant continu.

Prenons par exemple deux billes conductrices chargées de manière opposée. Connectons-les avec un fil. Une différence de potentiel apparaîtra entre les extrémités du fil et un champ électrique apparaîtra à l’intérieur du fil. Le courant circulera dans le fil. Mais à mesure que le courant passe, la différence de potentiel entre les billes diminuera, suivie d'une diminution de l'intensité du champ dans le fil. Finalement, les potentiels des billes deviendront égaux, le champ dans le fil deviendra nul et le courant disparaîtra. On se retrouve en électrostatique : des billes plus un fil forment un seul conducteur, en chaque point duquel le potentiel prend la même valeur ; tension
Le champ à l’intérieur du conducteur est nul, il n’y a pas de courant.

Le fait que le champ électrostatique en lui-même ne soit pas adapté au rôle de champ stationnaire créant un courant ressort clairement de considérations plus générales. Après tout, le champ électrostatique est potentiel, son travail lors du déplacement d'une charge le long d'un chemin fermé est nul. Par conséquent, il ne peut pas faire circuler des charges dans un circuit électrique fermé – cela nécessite d’effectuer un travail non nul.

Qui fera ce travail non nul ? Qui maintiendra la différence de potentiel dans le circuit et fournira un champ électrique stationnaire qui crée un courant dans les conducteurs ?

La réponse est une source actuelle, élément essentiel circuit électrique.

Pour que le courant continu circule dans un conducteur, les extrémités du conducteur doivent être reliées aux bornes de la source de courant (batterie, accumulateur, etc.).

Les bornes sources sont des conducteurs chargés. Si le circuit est fermé, les charges provenant des bornes se déplacent le long du circuit - comme dans l'exemple avec les billes évoqué ci-dessus. Mais désormais, la différence de potentiel entre les bornes ne diminue pas : la source de courant reconstitue en permanence les charges aux bornes, maintenant la différence de potentiel entre les extrémités du circuit à un niveau constant.

C'est le but d'une source DC. Des processus d'origine non électrique (le plus souvent chimique) s'y déroulent, qui assurent une séparation continue des charges. Ces charges sont fournies aux terminaux sources dans la quantité requise.

Nous étudierons les caractéristiques quantitatives des processus non électriques de séparation de charges à l'intérieur d'une source - ce qu'on appelle l'EMF - plus tard, dans la fiche correspondante.

Revenons maintenant au champ électrique stationnaire. Comment se produit-il dans les conducteurs d’un circuit en présence d’une source de courant ?

Les bornes chargées de la source créent un champ électrique aux extrémités du conducteur. Les charges libres du conducteur situé à proximité des bornes se mettent en mouvement et agissent avec leur champ électrique sur les charges voisines. A une vitesse proche de la vitesse de la lumière, cette interaction se transmet tout au long du circuit, et un courant électrique constant s'établit dans le circuit. Le champ électrique créé par les charges en mouvement se stabilise également.

Un champ électrique stationnaire est un champ de charges libres d'un conducteur effectuant un mouvement dirigé.

Un champ électrique stationnaire ne change pas avec le temps car avec un courant constant, le schéma de répartition des charges dans un conducteur ne change pas : à la place de la charge qui a quitté une section donnée du conducteur, exactement la même charge arrive à l'instant suivant dans temps. Pour cette raison, un champ stationnaire est similaire à bien des égards (mais pas tous) à un champ électrostatique.

A savoir, les deux affirmations suivantes sont vraies, dont nous aurons besoin plus tard (leur preuve est donnée dans un cours universitaire de physique).

1. Comme le champ électrostatique, le champ électrique stationnaire est potentiel. Cela nous permet de parler de la différence de potentiel (c'est-à-dire de la tension) à n'importe quelle partie du circuit (c'est cette différence de potentiel que l'on mesure avec un voltmètre).
La potentialité, rappelons-le, signifie que le travail d'un champ stationnaire pour déplacer une charge ne dépend pas de la forme de la trajectoire. C'est pourquoi quand connexion parallèle conducteurs, la tension sur chacun d'eux est la même : elle est égale à la différence de potentiel du champ stationnaire entre les deux points auxquels les conducteurs sont connectés.
2. Contrairement au champ électrostatique, le champ stationnaire des charges en mouvement pénètre à l'intérieur du conducteur (le fait est que les charges libres, participant au mouvement dirigé, n'ont pas le temps de se réorganiser correctement et de prendre des configurations « électrostatiques »).
Les lignes d'intensité d'un champ stationnaire à l'intérieur d'un conducteur sont parallèles à sa surface, quelle que soit la courbure du conducteur. Par conséquent, comme dans un champ électrostatique uniforme, la formule est valable, où est la tension aux extrémités du conducteur, est l'intensité du champ stationnaire dans le conducteur et est la longueur du conducteur.

Le courant le plus dangereux est le passage du courant à travers les muscles respiratoires et le cœur. Chemins :

« corps à corps » 3,3 % du courant total traverse le cœur,

« main gauche- jambes" 3,7% du courant total passe par le cœur,

« main droite- jambes" 6,7% du courant total passe par le cœur,

« jambe contre jambe » 0,4 % du courant total traverse le cœur,

"tête - jambes" 6,8% du courant total passe par le cœur,

« tête - mains » 7 % du courant total passe par le cœur.

Les dommages les plus graves sont probables si le cœur, les poumons, cage thoracique, cerveau ou moelle épinière, puisque le courant agit directement sur ces organes. Si le courant passe par d’autres chemins, son effet sur les organes peut être réflexif et non direct. Dans le même temps, même si le risque de dommages graves demeure, sa probabilité est considérablement réduite.

Les plus dangereuses sont les boucles tête-bras et tête-jambe, lorsque le courant peut traverser le cerveau et la moelle épinière (mais ces boucles se produisent relativement rarement).

Le moins dangereux est le chemin « jambe à jambe », appelé boucle inférieure et qui se produit lorsqu'une personne est exposée à ce qu'on appelle la tension de pas. Dans ce cas, un petit courant traverse évidemment le cœur. Mais il faut garder à l’esprit qu’il y a eu des cas de décès lorsque le courant passe à travers un doigt, d’un côté à l’autre.

Selon les statistiques, perte d'aptitude à travailler pendant 3 jours ou plus lorsque le trajet actuel est « bras-bras » dans 83 % des cas, « bras-jambes gauche » dans 80 %, « bras-jambes droits » - 87 %, « jambe-jambe » dans 15 %. Ainsi, le trajet du courant influence l’issue de la lésion ; le courant dans le corps humain ne passe pas nécessairement par le chemin le plus court, ce qui s'explique par la grande différence de résistivité

Fig. 1 Chemins actuels : a) main gauche - jambes ; b) main - main ; c) main droite - jambes ; d) jambe - jambe

L'influence du courant continu et alternatif de différentes fréquences sur l'issue de la lésion

Valeurs du courant traversant une personne, mA	Nature de l'impact
	CA, 50-60 Hz	DC
	Le début de la sensation, un léger tremblement des doigts	Pas ressenti.
	Fort tremblement des doigts. La sensation atteint le poignet.	Pas ressenti.
	Légères crampes aux mains, douleur.	Démangeaison. Sensation de chaleur.
	C’est difficile, mais vous pouvez toujours arracher vos mains des électrodes. Douleur intense dans les doigts, les mains et les avant-bras.	Sensation de chaleur accrue
	Paralysie des mains ; il est impossible de les arracher aux électrodes. Douleur très intense. La respiration est difficile.	Encore plus de chauffage. Légère contraction des muscles des bras.
	Arrêter de respirer. L'apparition d'une fibrillation cardiaque.	Forte sensation de chaleur. Contraction des muscles des bras. Convulsions, difficultés respiratoires.
	Arrêter de respirer. Pour une durée supérieure à 3 secondes. Insuffisance cardiaque.	Arrêter de respirer.

Lorsque le circuit se coupe rapidement, même un petit courant continu (en dessous du seuil de sensation) donne des chocs très violents, provoquant parfois des crampes dans les muscles des bras. Le courant le plus dangereux a une fréquence de 50 à 60 Hz. Le danger d'action du courant diminue avec l'augmentation de la fréquence, mais un courant de 500 Hz n'est pas moins dangereux qu'un courant de 50 Hz.

L'effet du courant haute tension sur le corps

Des cas étonnants de survie de personnes exposées au courant électrique ont été constatés depuis longtemps. grande forceà haute tension. Le fondateur de la science des dangers de l'électricité, le scientifique autrichien Jellinek, a décrit au début du XXe siècle le cas de la récupération d'une victime après une défaite ayant conduit à la combustion d'un fusible de 40 A.

Cet écart paradoxal entre la force du courant et les résultats de son action sur le corps a cependant trouvé une explication exhaustive lors de tests sur l'effet d'un courant fort sur des animaux.

Ces tests ont montré que l'effet du courant haute tension ne provoque pas de fibrillation, mais seulement un arrêt temporaire du cœur qui, après avoir coupé le courant, reprend son activité normale. La mesure du courant circulant directement à travers le cœur (lors d'expériences sur des chiens) a montré qu'un courant de 10 à 15 mA provoque une fibrillation ; un courant de 0,8 A (via de larges électrodes placées des deux côtés du cœur) ne provoque pas de fibrillation, et un courant supérieur à 1 A peut arrêter la fibrillation cardiaque. La capacité d'un courant de l'ampleur indiquée (et supérieure) à arrêter la fibrillation est désormais largement utilisée dans les cliniques pour restaurer l'activité cardiaque qui a été altérée pendant une intervention chirurgicale et pour d'autres raisons.

Ainsi, la survie des personnes exposées à une haute tension et exposées à un courant de plusieurs dizaines d'A peut s'expliquer par le fait que la fibrillation cardiaque ne se produit pas sous l'influence d'un tel courant. De telles conséquences contradictoires à première vue de l’action d’un courant faible et fort sur le corps sont associées aux particularités de la réaction du cœur à l’action d’un courant de force variable.

Le passage d'un courant de 0,1 à 5 A à travers le corps provoque une fibrillation du cœur et perturbe son fonctionnement ; un courant plus fort ne provoque pas une telle perturbation du cœur. Une exposition à court terme à un courant élevé provoque un dysfonctionnement système nerveux, ce qui entraîne un arrêt prolongé de la respiration. Cependant, la victime peut survivre si la respiration artificielle est démarrée à temps.

En cas d'exposition prolongée à un courant haute tension, la mort peut survenir en raison de dommages physiques causés par ce courant (brûlures étendues et profondes, ainsi que destruction de la structure interne des tissus corporels). Cependant, il existe des cas connus de personnes se remettant de blessures électriques qui provoquent même une carbonisation et une perte ultérieure de grandes zones des os du crâne.

L'état douloureux du corps humain comme facteur aggravant des blessures électriques

L'état douloureux du corps humain provoque des changements au cours des processus biochimiques, biophysiques, physiologiques et autres, qui ne peuvent qu'influencer l'issue des dommages dus à un traumatisme électrique.