Activité 1 : Les grandeurs physiques relatives à l’électricité
On distingue 2 natures de courant électrique : Le courant continu :
Tous les électrons se déplacent dans la même direction. On parle de circuit polarisé, les électrons circulent de la borne négative vers la borne positive. La source de courant est constante (piles, batteries, etc.).
Le courant alternatif :
Les électrons font des va et vient dans le circuit. Ils se déplacent tantôt dans un sens tantôt dans l’autre (comme les nageurs qui font des allers-retours dans la piscine).
C’est le courant produit par un alternateur, source dont chaque borne devient positive, puis négative, puis positive, etc. C’est le cas du courant domestique, tertiaire et industriel.
Source énergie.com
Le courant alternatif est caractérisé par :
La fréquence
C’est le nombre d’« allers-retours » qu’effectue le courant électrique en une seconde. Elle est mesurée en hertz [Hz].
Il présente habituellement une forme sinusoïdale :
En Europe, cette fréquence est de 50 [Hz], donc la sinusoïde
La tension
Il est possible de la modifier par un transformateur
- qui portera la tension à une valeur élevée pour distribuer le courant électrique en minimisant les pertes par effet Joule (une tension multipliée par 10 permet de réduire par
100 les pertes thermiques) : c’est la haute tension
- qui au contraire l’abaissera pour réduire les dangers du courant électrique (voir plus loin) : c’est la basse tension
Les grandeurs caractéristiques :
Dans un circuit électrique, il y toujours 4 grandeurs physiques qui coexistent et qui sont dépendantes les unes des autres.
La tension, (U) ou différence de potentiel mesurée en Volts correspond à la mesure de la force qui permet aux électrons de se mouvoir dans un circuit. On l’appelle également force électromotrice, puisqu’elle permet un déplacement
Elle est comparable à la force qui serait mesurée dans un cours d’eau, entre le point haut et le point bas, lorsque celui-ci change de niveau de hauteur.
Plus la hauteur de la chute d’eau est importante plus la force (ou la pression au bas de cette
La résistance, (R) correspond, comme son nom l'indique, à l’opposition que rencontre le courant électrique lors de son déplacement dans un milieu conducteur. Elle se mesure en Ohms.
C’est pour notre cours d’eau tous les ralentissements qui freineraient son évolution sur son passage et qui ralentiraient sa progression. Une simple variation de section du lit de la rivière ou un rétrécissement au niveau de la chute suffit à modifier le débit.
De cette analogie on comprend bien que dans un circuit électrique, la résistance est en relation directe avec l'intensité: plus elle est forte, plus cette dernière sera faible, et vice versa.
La puissance, (P) désigne la quantité d’énergie qui est transportée en une seconde dans le circuit électrique par les charges en déplacement. Elle s’exprime en Watts. Elle peut correspondre à l’effet cumulé de la hauteur d’eau et du débit que l’on peut
ressentir à la base de la chute d’eau à chaque seconde.
On comprend donc qu’il y a une grande analogie entre l’électricité et l’hydraulique.
Question:
Complétez le tableau :
