Principes Fondamentaux de l'Électricité : Courant, Loi d'Ohm, Résistance

Définition du Courant Électrique

Le **courant électrique** est le flux de charge par unité de temps qui traverse un matériau. Il est dû au mouvement des électrons dans le matériau. Dans le Système international d'unités (SI), il est exprimé en C/s (coulombs par seconde), une unité appelée l'**ampère**. Un courant électrique, étant un mouvement de charges, produit un **champ magnétique**, utilisé notamment dans les **électro-aimants**.

Mesure du Courant Électrique : Ampèremètre

L'instrument utilisé pour mesurer l'intensité du courant électrique est le **galvanomètre** qui, une fois calibré en ampères, est appelé **ampèremètre**. Il est placé en série avec le conducteur dont le courant doit être mesuré.

La Loi d'Ohm : Principes Fondamentaux

La **loi d'Ohm** stipule que le courant circulant dans un conducteur électrique est directement proportionnel à la tension et inversement proportionnel à la résistance, à condition que sa température reste constante.

Formule de la Loi d'Ohm

L'équation mathématique décrivant cette relation est la suivante :

Où *I* est le courant traversant l'objet (en ampères), *V* est la différence de potentiel aux bornes de l'objet (en volts), et *R* est la résistance (en ohms, Ω). Plus précisément, la loi d'Ohm stipule que *R* dans cette relation est constante, quelle que soit l'intensité du courant.

Historique de la Loi d'Ohm et Georg Ohm

Cette loi est nommée d'après le physicien allemand **Georg Ohm**, qui, dans un traité publié en 1827, a découvert les relations entre le courant et la tension dans des circuits simples contenant un grand nombre de conducteurs. Il a proposé une équation légèrement plus complexe que celle mentionnée ci-dessus pour expliquer ses résultats expérimentaux. L'équation présentée précédemment est la forme moderne de la loi d'Ohm.

L'Ampère (A) : Unité de Courant Électrique

**L'ampère** (symbole **A**) est l'unité de courant électrique. C'est l'une des unités de base du Système international d'unités (SI) et elle a été nommée d'après **André-Marie Ampère**. L'ampère est défini comme l'intensité d'un courant constant qui, maintenu dans deux conducteurs parallèles, rectilignes, de longueur infinie, de section circulaire négligeable et situés à une distance d'un mètre l'un de l'autre dans le vide, produirait une force égale à 2 × 10⁻⁷ newton par mètre de longueur.

L'ampère est une unité de base, au même titre que le mètre, la seconde et le kilogramme. Il est défini sans référence à la quantité de charge électrique. L'unité de charge, le **coulomb**, est définie comme une unité dérivée : c'est la quantité de charge déplacée par un courant d'un ampère pendant une seconde.

En conséquence, les courants électriques sont aussi les taux de variation ou de mouvement des charges électriques. Un ampère représente le passage d'un coulomb de charge par seconde.

Courant Alternatif (CA) vs Courant Continu (CC)

• Courant Alternatif (CA / AC) : C'est un courant électrique dont le sens de circulation des électrons s'inverse périodiquement. Sa polarité est inversée de manière cyclique, ce qui fait que le courant circule alternativement dans un sens puis dans l'autre.
• Courant Continu (CC / DC) : C'est un courant électrique dans lequel les électrons circulent toujours dans la même direction. Sa polarité reste inchangée, ce qui maintient une amplitude de courant relativement constante sur une charge.

La Conductivité Électrique

La **conductivité électrique** est l'aptitude d'un corps ou d'un milieu à conduire le courant électrique, c'est-à-dire à permettre le passage de particules chargées (électrons, porteurs de charge dans les conducteurs métalliques ou non métalliques, ou ions dans les solutions d'électrolytes).

Formule et Unités de la Conductivité

La **conductivité** est l'inverse de la résistivité, d'où la formule : . Son unité est le **siemens par mètre (S/m)** ou **Ω⁻¹·m⁻¹**. Habituellement, la grandeur de la conductivité (σ) représente la proportionnalité entre le champ électrique et la densité de courant de conduction :

Ne pas confondre avec la **conductance (G)**, qui est la facilité d'un objet ou d'un circuit à conduire le courant électrique entre deux points. Elle est définie comme l'inverse de la résistance : .

La Résistance Électrique

Toutes les substances s'opposent, à des degrés divers, au passage du courant électrique. Cette opposition est appelée la **résistance électrique**. Les meilleurs matériaux conducteurs d'électricité ont une très faible résistance électrique, tandis que les **isolants** ont une très haute résistance.

La Résistivité Électrique (ρ)

La **résistivité électrique** est le degré de difficulté rencontré par les électrons lors de leur déplacement dans un matériau. Elle est désignée par la lettre grecque minuscule **rho (ρ)** et est mesurée en **ohm-mètres (Ω·m)**.¹

Sa valeur décrit le comportement d'un matériau face au passage du courant électrique, donnant une idée de sa capacité à être un bon ou un mauvais conducteur. Une valeur élevée de résistivité indique que le matériau est un mauvais conducteur, tandis qu'une valeur faible indique qu'il est un bon conducteur.

En règle générale, la résistivité des métaux augmente avec la température, tandis que la résistivité des **semi-conducteurs** diminue avec l'augmentation de la température.

Définition de la Résistance Électrique

La **résistance électrique** d'un objet est une mesure de son opposition au passage du courant.

Découverte par Georg Ohm en 1827, la résistance électrique est un concept similaire à la friction en physique mécanique. L'unité de résistance dans le Système international d'unités (SI) est l'**ohm (Ω)**. Pour la mesure pratique, il existe diverses méthodes, dont l'utilisation d'un **ohmmètre**. En outre, la grandeur réciproque est la **conductance**, mesurée en **siemens**.

Pour une grande variété de matériaux et de conditions, la résistance électrique ne dépend pas du courant électrique qui les traverse ni de la tension à leurs bornes. Cela signifie que, compte tenu de la température et du matériau, la résistance est une valeur qui restera constante. En outre, conformément à la loi d'Ohm, la résistance d'un objet peut être définie comme le rapport de la tension au courant, comme suit :

Selon l'ampleur de cette mesure, les matériaux peuvent être classés comme **conducteurs**, **isolants** et **semi-conducteurs**. Il existe également des matériaux dans lesquels, sous certaines conditions de température, se produit un phénomène appelé la **supraconductivité**, où la valeur de résistance est pratiquement nulle.