Les Fondamentaux de l'Électricité : Charges, Courant et Loi d'Ohm

Charges Électriques et Électricité Statique

L'unité de charge dans le Système international d'unités est le coulomb (C). Le frottement entre différents objets ou le mouvement des fluides provoque l'accumulation de charges sur la surface de matériaux isolants ou de matériaux conducteurs (s'ils sont isolés). Ces charges ne peuvent se déplacer librement dans les courants électriques, et ce phénomène est appelé l'électricité statique.

Composition et Sens du Courant Électrique

Un circuit électrique se compose essentiellement de ces éléments :

• Un générateur
• Un récepteur
• Des conducteurs
• Des dispositifs de contrôle

Le sens conventionnel attribué au courant va du positif au négatif. En réalité, le courant est constitué d'électrons se déplaçant dans la direction opposée.

L'Effet Joule et la Conversion d'Énergie

Le mouvement de la charge à travers un matériau conducteur n'est pas facile. L'énergie électrique est perdue en chaleur ; ce phénomène est appelé l'effet Joule. Les ampoules ont un filament de tungstène métallique qui chauffe lorsqu'il est traversé par un courant électrique.

Les piles et les batteries sont composées de substances qui provoquent une réaction chimique entraînant le déplacement des charges.

Les Grandeurs Fondamentales de l'Électricité

Tension (Volts) et Force Électromotrice

La force électromotrice ou tension d'un générateur fournit l'énergie à la charge qui traverse chaque circuit électrique. Dans le Système international, la tension est mesurée en volts (V).

Intensité (Ampères) et Mesure

L'intensité du courant électrique est déterminée par la quantité de charges qui transitent par un circuit à un moment donné. L'intensité électrique est mesurée en ampères (A). L'appareil utilisé pour la mesurer est l'ampèremètre.

L'intensité dépend à la fois de la tension, de la quantité et du type de récepteurs, ainsi que de la façon de les connecter.

Puissance (Watts) et Consommation Électrique

La tension exprime l'énergie que porte la charge, et l'intensité exprime le nombre de charges qui circulent sur le circuit à chaque instant. Le résultat de leur produit est appelé la puissance électrique, et dans le Système international, elle est mesurée en watts (W).

$$\text{Puissance} = \text{Tension} \times \text{Intensité}$$

La plupart des appareils indiquent leur puissance. La puissance est l'équivalent de l'énergie électrique consommée chaque seconde. Pour calculer la consommation électrique totale pendant un certain temps, il faut multiplier la puissance par le temps de fonctionnement :

$$\text{Énergie} = \text{Puissance} \times \text{Temps}$$

La Résistance Électrique et la Loi d'Ohm

La résistance ($R$) d'un récepteur est mesurée en ohms (Ω) et ne doit pas nécessairement être la même dans toutes les conditions.

$$\text{Résistance} = \frac{\text{Tension}}{\text{Intensité}}$$

Cette relation est appelée la loi d'Ohm. La résistance peut être mesurée avec un instrument appelé ohmmètre.

Dispositifs de Protection des Installations

Les fusibles et les disjoncteurs magnétothermiques (ou « magnéto ») qui existent dans de nombreuses installations sont des mesures de protection pour prévenir les catastrophes résultant d'un court-circuit.