Quelques Unités indispensables

Maintenant que vous connaissez les atomes, les noyaux, les électrons, et bien… on ne va plus en parler !

Pour vous permettre de bien comprendre les deux notions fondamentales de l’électricité, que sont les Volts et les Ampères, respectivement unités de mesure de la Tension et de l’Intensité, nous allons utiliser une toute autre image qu’une vision atomique.

Pour comprendre facilement l’électricité, il faut la voir comme… de l’eau !

Prenez un réservoir d’eau.

La quantité d’eau contenu dans ce réservoir, c’est la tension, on dit aussi différence de potentiel, les Volts.

Si je fais maintenant un trou en bas du réservoir, la vitesse à laquelle l’eau s’écoule, c’est l’intensité, les Ampères.

L’intensité dépend donc de la grosseur du trou, donc de la Résistance imposée par la taille de ce trou :

 

 

Ces 3 valeurs (Tension, Intensité, et Résistance) sont donc intimement liées par une relation mathématique (beurk 🙁 ! ),  c’est la fameuse loi d’ohm :

U = R x I

Soit Tension = Résistance x Intensité.

La résistance est exprimée en Ohm notée Ω (Oméga).

Comme je vous l’ai dit dans la partie 1, restez Zen, on verra plus tard quelques exercices pratiques qui faciliteront la compréhension et la mémorisation.

Un générateur électrique, par exemple une pile, est donc équivalente à notre réservoir d’eau.

Pour additionner une hauteur d’eau, on place les réservoirs l’un au dessus de l’autre.

Pour additionner des tensions, on place aussi les piles l’une au dessus de l’autre, plus précisément en série, comme ceci :

De cette manière, on peut aussi additionner des tensions différentes, comme par exemple une pile de 9V + une de 4,5V + une de 1,5V, et qui feront un total de 15V.

Par contre, en règle générale, on ne les place jamais en parallèles car une des piles se déchargera dans l’autre (ou dans les autres) et la tension globale va s’écrouler :

Cette configuration n’est applicable que si les piles sont parfaitement identiques, ce qui est très rarement le cas.

Ceci dit, si cette équilibre parfait venait à être mis en application, la tension globale resterait la même (soit 1,5V pour le cas de nos 2 piles précédentes).

Par contre la puissance disponible serait supérieure (on verra la puissance ultérieurement).

 

La tension et l’intensité dans un circuit électrique

Si je dispose de 3 résistances en série dans un circuit, le courant i est le même partout puisqu’il n’y a qu’un seul « tuyau », par contre la tension aux bornes de chaque résistance sera différente.

(Voyez une résistance comme si l’on serrait fermement notre tuyau d’eau, ce qui provoquerait un rétrécissement du tuyau)

Rien de tel qu’un petit dessin pour tout comprendre 🙂 :

Explications :

Un générateur électrique fourni 24 V de tension continue (comme une pile ou une batterie).

Dans ce circuit série, la résistance totale est égale à la somme des résistances R1 + R2 + R3, soit 750 Ω.

Pour calculer l’intensité i, nous reprenons la loi d’ohm vue précédemment U = R x I.

De cette formule découle I = U / R, soit I = 24 / 750 = 0.032 A, ce qui fait 32mA, mesuré par l’Ampèremètre A.

(Note : un ampèremètre fait partie du circuit, il doit être traversé par le courant, car comme dans l’eau, si vous voulez connaître la valeur du courant (sa force), vous devez vous « mettre » dans le courant 😉 !)

Quant à la tension, elle sera répartie différemment aux bornes des résistances, toujours en suivant la loi d’ohm.

Aux bornes de R1, il y aura U = R x I, soit U = 150 Ω x 0.032 A = 4,8 V, tel que le voltmètre V le montre.

(Note : une tension est une différence de potentiel, donc c’est la comparaison entre un point et un autre de référence.)

En répétant cette formule aux bornes de R2 et R3, on trouve respectivement les tensions de 8,64 V et 10,56 V, ce qui additionnées donnent 4,8 V + 8,64 V + 10,56 V = 24 V 🙂 !

Ok, mais tes calculs, franchement, c’est pas marrant !

Pour éviter que votre enthousiasme du début ne vienne s’écraser au sol comme une bouse (pardon pour la poésie que peut inspirer cette image 😉 !), l’exemple précédent vient de vous montrer pourquoi il ne faut pas brancher des lumières de la sorte, c’est à dire en série.

Une lumière, c’est une ampoule qui contient une résistance qui « fait » de la lumière.

Quelques soient leur technologie, elles sont faites pour fonctionner avec une tension de 230 V (je ne parle pas de celles qui ont besoin d’un transformateur).

Du schéma précédent ressort 2 gros problèmes :

Pour avoir une tension identique aux bornes de chaque ampoule, il faut qu’elles soient toutes identiques, c’est-à-dire avoir la même valeur de résistance, mais cela implique aussi que la tension du générateur soit suffisante pour pouvoir alimenter ces trois ampoules.

Si une seule claque (la résistance se brise), toutes les autres s’éteignent car le circuit est coupé 🙁 !

Z’avez vu ? Avec un exemple concret ça va beaucoup mieux, non ?

Donc, le circuit série, c’est pas top.

Voyons le même circuit en parallèle :

Explications :

Des résistantes en parallèles ne s’additionnent pas.

La résistance totale (RT) c’est :

Avec les valeurs notées sur le schéma, la résistance équivalente de ces trois résistances en parallèle est 74,6 Ω.

Dans un montage en parallèle, la résistance équivalente est toujours inférieure à la plus petite des valeurs.

Le courant total déterminé encore par la loi d’ohm, est de 320 mA.

Dans les 3 « branches » de ce circuit, le courant électrique se sépare en fonction des résistances, comme le ferait de l’eau dans une canalisation similaire, et vous constatez que la somme des 3 intensités est égale à l’intensité globale de 320 mA :

160 mA + 88 mA + 72 mA = 320 mA

Là où c’est intéressant, c’est que la tension aux bornes des trois résistances est toujours celle du générateur 🙂 .

Et ça arrange bien nos ampoules qui sont faites pour fonctionner toutes en 230 V !

Vous comprenez pourquoi c’est le type de montage que l’on retient quand on installe des lumières.

Et si l’une claque, les autres continuent de fonctionner car elles sont toujours alimentées 🙂 !

Vous ne vous retrouvez donc pas comme une nouille dans le noir à servir votre repas à côté de l’assiette 😉 !

Les prises de courant sont elles aussi connectées en parallèle dans une installation, donc les appareils branchés dessus le sont aussi… en parallèle 😉 !

Tous les appareils ont une résistance interne.

Si vous branchez trop d’appareils sur une prise, sachant que tous les appareils se retrouvent connectés en parallèle (oui je sais je me répète 😉 !), la résistance totale équivalente diminue à chaque fois qu’un nouvel appareil est ajouté, donc l’intensité du courant augmente à chaque fois aussi !

Autrement dit on consomme plus.

Oui, mais ça peut aussi être dangereux 🙁 !

Heureusement, comme votre installation est bien conçue (sécurisée et aux normes), si l’intensité est trop élevée sur un circuit, le disjoncteur (la petite bête dans le tableau électrique) est là pour nous dire…

Ça va couper !

 

(Je vous donnerai très prochainement le sommaire de la formation, je pense que ça peut vous intéresser 😉 !

…Pffff… qu’il est bête !)