Tension et Intensité du courant

[Mustachio]

Bonjour à tous !
Alors voilà, ça fait un (gros) moment que je dois régler ce problème mais impossible de trouver de quoi clairement répondre à mes interrogations concernant le domaine de l'électricité et notamment l'énorme embrouille que je me suis fait à travers les années sur la tension et l'intensité du courant.
Alors après avoir potassé un cours de L1 qui traînait là j'ai essayé de regrouper mes interrogations sur ce sujet, regroupées en une série de petites questions avec ou sans rapports entre elles. Il y en a un certain nombre certes, mais je ne me voyais pas publier une nouvelle discussion pour chacune d'entre elles. Alors c'est parti, je mets des nombres pour aider avec les potentielles réponses:
1) La tension (U) et l'intensité d'un courant électrique (I) vont-ils toujours de pair, ou l'un peut-il exister sans l'autre ?
2) S'il on achète un appareil électrique à usage purement domestique, faut-il faire attention à U ou I ? Pourquoi ?
3) Que se passe-t-il au sein d'une prise "de courant" ? Délivre-t-elle une tension ? Une Intensité ? J'ai entendu plusieurs fois parler de "tension domestique de 220V et 50Hz", d'où mon interrogation sur "prise de courant".
4) Même question que pour la prise, mais cette fois avec une pile/générateur: un générateur de courant est-il totalement différent d'un générateur de tension ? On m'a souvent dit qu'une pile produit une puissance (en W.s ou J), mais au final puisque P=U.I, c'est sensé fournir à la fois tension ET courant...
5) "Un générateur de tension idéal délivre une f.e.m. constante quel que soit le courant I débité." Ça veut donc dire qu'au sein d'une source électrique il y aurait moyen de régler l'un sans toucher à l'autre en même temps ?
6) Que se passe-t-il si l'intensité du courant est trop forte pour une lampe ? Et si c'est la tension qui est trop forte ?
7) Dans un circuit en dérivation composé d'au moins 3 branches, la tension globale de chaque branche est la même pour toutes les branches ?
8) Je n'ai pas compris le point de fonctionnement d'un dipôle, qui est sensé nous donner l'intensité et la tension du circuit. Ex: Une lampe(:résistance) est, si j'ai bien suivi, un dipôle linéaire passif; on va devoir étudier le point d'intersection graphique avec la courbe U=f(I) du générateur et on aura alors la tension et l'intensité du circuit lorsque celui-ci est fermé ? Mais alors quel rapport avec les données fournit par le constructeur de la pile et de l'ampoule ? Retrouve-t-on ces valeurs lorsque le circuit est en fonctionnement ?
9) Le courant que l'on appelle "réel" circule de la borne - à la borne + d'un générateur, puisque le courant traduit en fait le mouvement des charges dans le circuit (c.à.d. les électrons) ? Et donc quand on représente schématiquement une pile en convention générateur, sa f.e.m pointant dans le même sens que le courant du circuit, lui-même donc sortant de ce fait par la borne +, ce n'est pas la réalité. Là c'est une grosse embrouille, puisque mon cerveau traduit qu'un générateur traité avec le sens réel du courant aurait un caractère récepteur...
10) On parle de valeurs nominales pour un fonctionnement optimal de l'appareil (des liens avec le point de fonctionnement ?), mais alors que représentent les valeurs efficaces qui sont, si j'ai bien saisi, utilisées par nos fournisseurs pour calculer la puissance électrique consommée ?
11) Pour revenir sur le réseau domestique, 220V, on est pourtant en régime alternatif, alors ce nombre est une tension moyenne ? Seulement j'aurais pensé que la moyenne était plutôt 0 vu l'allure d'une fonction sinusoïdale.
12) Une échelle de grandeur pourrait m'aider à y voir un peu plus clair, en laissant de côté l'aspect "outils mathématiques" de la chose...

Merci d'avance pour vos réponses !
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[antek]

1) Un générateur à vides voit à ses bornes une tension et ne débite aucun courant
La présence d'un courant implique la présence d'une tension quelque part.
On devrait parler d'une ddp (différence de potentiel), mais on admet dans le langage courant de l'électricien que ddp est la même chose que tension.

2) Les appareils vendus en Europe fonctionnent en 230 V, leur tension d'usage est forcément la bonne.
Plutôt que I, on s'intéresse à la puissance, plus simple à comparer avec sa puissance disponible.

3) Une prise de courant met à disposition une tension, et un courant si on branche quelque chose dessus.
Il s'agit depuis longtemps de 230 V.

4) Un générateur quel qu'il soit fournit à vide une tension.
Il peut produire une puissance maximum (qui s'exprime en W et non en J), si la charge le demande.

. . . . .

[soliris]

Comme tu poses les questions basiques que je me suis posées, je peux répondre à certaines d'entre elles;

Bonjour à tous !

1) La tension (U) et l'intensité d'un courant électrique (I) vont-ils toujours de pair, ou l'un peut-il exister sans l'autre ?

Faisons la comparaison avec un écoulement de fluide dans un tuyau; l'écoulement est là parce qu'il y a une différence de pression entre la source et la sortie du tuyau. Cette différence de pression correspond en électricité à la "différence de potentiel", encore appelée "tension" ou "voltage". L'écoulement du volume de fluide par seconde est appelé "débit"; en électricité il porte plusieurs noms : "débit de charges par seconde", "courant", "ampérage". Il peut exister une différence de potentiel entre 2 points sans qu'il y ait "écoulement" ou "débit de charges par seconde" ou "courant".

2) S'il on achète un appareil électrique à usage purement domestique, faut-il faire attention à U ou I ? Pourquoi ?

Une différence de potentiel se mesure en volt; la valeur d'un volt (unité de tension U) a été tirée à l'origine de la définition de l'ampère (unité de courant I); un appareil électrique ménager aux USA est en 110 volts et 220 volts chez nous; ils fabriquent (m'a-t-on dit) peu de machines à laver chauffant très fort, parce que, pour une même puissance (W = U.I) ils ont besoin d'un ampérage I double pour un voltage U de moitié.

3) Que se passe-t-il au sein d'une prise "de courant" ? Délivre-t-elle une tension ? Une Intensité ? J'ai entendu plusieurs fois parler de "tension domestique de 220V et 50Hz", d'où mon interrogation sur "prise de courant".

Comme il est dit plus haut: plus la pression dans un tuyau d'eau est grande (tension électrique), moins tu as besoin d'ouvrir le robinet (l'interrupteur à la prise) pour obtenir un même débit (courant) Les hertz, c'est à étudier de ton côté.

4) Même question que pour la prise, mais cette fois avec une pile/générateur: un générateur de courant est-il totalement différent d'un générateur de tension ? On m'a souvent dit qu'une pile produit une puissance (en W.s ou J), mais au final puisque P=U.I, c'est sensé fournir à la fois tension ET courant...

Certains appareils rendent des services spécifiques; mais dès qu'il y a "courant" ou "débit de charge", il y a forcément une "tension" ou "différence de potentiel" qui a accéléré et donc déplacé ces charges.

[invite03481543]

Bonsoir,

juste pour corriger quelques points qui me piquent les yeux:

Faisons la comparaison avec un écoulement de fluide dans un tuyau; l'écoulement est là parce qu'il y a une différence de pression entre la source et la sortie du tuyau. Cette différence de pression correspond en électricité à la "différence de potentiel", encore appelée "tension" ou "voltage".

Attention "voltage" est un terme anglo-saxon uniquement que l'on retrouve dans quelques mauvais papiers ou sur les forum foireux, la seule chose que l'on soit capable de mesurer est une différence de potentiel et cela se fait avec un voltmètre et c'est déjà bien suffisant pour se faire comprendre dans la langue de Molière...

L'écoulement du volume de fluide par seconde est appelé "débit"; en électricité il porte plusieurs noms : "débit de charges par seconde", "courant", "ampérage". Il peut exister une différence de potentiel entre 2 points sans qu'il y ait "écoulement" ou "débit de charges par seconde" ou "courant".

Pareil, intensité du courant électrique ou simplement intensité se suffisent à eux-mêmes, l'ampère est l'unité (A).

un appareil électrique ménager aux USA est en 110 volts et 220 volts chez nous; ils fabriquent (m'a-t-on dit) peu de machines à laver chauffant très fort, parce que, pour une même puissance (W = U.I) ils ont besoin d'un ampérage I double pour un voltage U de moitié.

Je rappelle enfin que la tension secteur en France est 230V et 115V aux USA, pas 220V et 110V.

pour une même puissance (W = U.I)

la lettre W est réservée à l'énergie or la formule que tu indiques est une puissance donc il faut écrire P=U.I (en Watt -> W), et W=U.I.t (donc en Joule -> J) ça évite les confusions.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite03481543]

Reprenons depuis le début en tentant d'être le plus clair possible:

1) La tension (U) et l'intensité d'un courant électrique (I) vont-ils toujours de pair, ou l'un peut-il exister sans l'autre ?

Il est important d'aborder le sujet en introduisant l'énergie qui est fondamentale quand on raisonne sur les circuits électriques.
Un générateur électrique est à la base une source d'énergie pour un circuit électrique quelconque, si pas d'énergie disponible => pas de travail => pas de tension disponible aux bornes du générateur (qui s'exprime par U=W/Q) => si pas de travail aucune force ne peut "pousser" les charges électriques vers le circuit à l'extérieur du générateur.
Le transport d'une charge de 1C par seconde à travers une surface est la définition de l'ampère => I=Q/t on peut donc en déduire que U=W/I.t ou W=U.I.t
De là on peut comprendre que U,I et t sont indissociables.
Un récepteur consomme de la puissance (P=W/t) qui représente par définition l'énergie dépensée chaque seconde, on déduit facilement que P=U.I.t/t => P=U.I
Un générateur électrique est soit une source électro-chimique (pile, batterie, PAC), une source mécanique (dynamo, moteur, etc), une prise secteur (EDF), un panneau solaire, ...
Lorsque ce générateur est alimenté il génère une tension électrique fixe ou variable, par exemple 12V continu, 230V alternatif.
Si rien n'est branché à ce générateur, le générateur ne sert à rien aucune énergie n'est consommée (dans l'idéal) donc aucune énergie n'est transférée, par contre si on branche une charge R à ses bornes il va circuler un courant électrique dont la valeur va dépendre de la valeur de R, et bien sur aussi de U comme nous l'avons vu et selon le temps t une énergie va être consommée.
La tension U qui va alimenter R dans ce circuit va provoquer un courant I: on appelle cette loi fondamentale la loi d'Ohm => U=R.I et bien sur I=U/R
La charge R agit comme un "frein" au passage du courant électrique, plus on augmente sa valeur moins le courant peut circuler, on dit que l'intensité I diminue.
Et à l'inverse, plus on diminue sa valeur et plus le courant va pouvoir circuler librement, à l'extrême dans le cas du court-circuit les charges électriques n'ont plus d'obstacle (uniquement la résistance des fils de liaisons) => si R tend vers 0 => I limité par la seule résistance r des fils de connexions aux générateur.

On dit que G est un générateur de tension (idéal) lorsque la tension à ses bornes ne varie pas quelque soit I, dans la réalité tout générateur a ses limites bien entendu.
Pour que I varie il faut donc que R varie, si U reste fixe.
Si on fait varier U, alors I variera proportionnellement à U selon un coefficient de proportionnalité valant R.
Exemple: Si R=100 Ohms => I=U/100

Est-ce que déjà ce point est clair pour toi?
Sinon dis moi où ça bloque avant de passer au 2/

@+

[phys4]

Pour continuer la série, je prends les dernières questions :

10) On parle de valeurs nominales pour un fonctionnement optimal de l'appareil (des liens avec le point de fonctionnement ?), mais alors que représentent les valeurs efficaces qui sont, si j'ai bien saisi, utilisées par nos fournisseurs pour calculer la puissance électrique consommée ?
11) Pour revenir sur le réseau domestique, 220V, on est pourtant en régime alternatif, alors ce nombre est une tension moyenne ? Seulement j'aurais pensé que la moyenne était plutôt 0 vu l'allure d'une fonction sinusoïdale.

Les valeurs nominales sont les valeurs de fonctionnement normal indiquées sur un appareil, c'est donc les valeurs conseillées pour son fonctionnement.

Les valeurs efficaces sont autre chose : ce sont les valeurs de tension ou d'intensité constates qui donneraient la même puissance moyenne que la tension ou l'intensité alternative.
La valeur de 230 v efficace signifie que la puissance fournie serait celle d'une tension constante de 230v. Ce n'est pas la moyenne de la tension, mais la moyenne de son carré.
La puissance instantanée fournie par une tension alternative varie comme le carré de cette tension car tension et intensité varient simultanément. La tension équivalente est telle que son carré est égal à la moyenne du carré de la tension instantanée.
Bien que les moyennes vraies sont nulles , la puissance fournie n'est pas nulle.

La tension sinusoïdale de valeur efficace 230V a des valeurs max positive et négative de 325 v.

[Mustachio]

Je vous remercie pour toutes ces nombreuses réponses, il n'y a plus qu'à remettre tout ça dans l'ordre (c'est que ça fait pas mal d'infos d'un coup, c'est sûr). Et merci Hulk28, la loi d'Ohm c'est bon maintenant ! Ensuite, j'avouerai que tout cela reste assez dans le domaine du "scolaire" (mathématiques, lois physiques...etc). J'aurais si possible souhaité quelques informations faces aux 'risques' pouvant survenir dans un cadre domestique. Par exemple, Hulk28, tu pointes que "la tension secteur en France est 230V et 115V aux USA". Mais du coup, quelles en sont les possibles explications et surtout les conséquences/choses à faire attention pour moi, simple usager ou touriste voulant recharger son portable ? J'imagine que ça se rapproche à peu de ma question N°6...

[antek]

Mais du coup, quelles en sont les possibles explications et surtout les conséquences/choses à faire attention pour moi, simple usager ou touriste voulant recharger son portable ? J'imagine que ça se rapproche à peu de ma question N°6...

Il y a des explication historiques mais sans intérêt pour l'usage.
Tu utilises l'appareil prévu dans chaque cas, il en existe même pouvant fonctionner dans tous les cas.
Il suffit de lire la fiche signalétique de l'appareil.

Et il n'y aura pas "trop" de courant..

[zebular]

Et en parlant de protection particuliere,pour la tension U.S. de 115 v, la protection par disjoncteur différentiel réglé a 30 mA en europe est a combien la bas?
Je pourrais chercher mais c est opportun dans ce fil

[albanxiii]

Je vous remercie pour toutes ces nombreuses réponses, il n'y a plus qu'à remettre tout ça dans l'ordre (c'est que ça fait pas mal d'infos d'un coup, c'est sûr).

Ignorez le message de soliris, il ne raconte que de la m...

[philte]

dans les centrales electriques le courant peut varier à la fabrication

dans le temps en france aussi il y avait du 110v et cela pouvait varier entre 108 et 118 volts
puis on est passé en 220 v mais pareil la variation pouvait passer de 210 v a 230 volts

aujourd'hui la fabrication est mieux régulé mais varie toujours un peu mais sans probleme
pour les usagers
tous les appareils marqués 220v fonctionnent tres bien en 230v pas d'inquiétude ...

[f6bes]

Et en parlant de protection particuliere,pour la tension U.S. de 115 v, la protection par disjoncteur différentiel réglé a 30 mA en europe est a combien la bas?
Je pourrais chercher mais c est opportun dans ce fil

Bjr à tooi,
Avec qq jourss de retard. La protection (30 ma) concerne une valeur de courant (intensité).
Donc un meem courant (30 ma) produit les memes effets (peu importe la valeur de la tension).
Bonne journée

[calculair]

Je n'en suis pas sur...... à vérifier cependant

si tu touches un fil à 30 000V est que le courant qui te traverse est limité à 29 mA tu risques de faire un saut dans l'inconnu .....!

Bjr à tooi,
Avec qq jourss de retard. La protection (30 ma) concerne une valeur de courant (intensité).
Donc un meem courant (30 ma) produit les memes effets (peu importe la valeur de la tension).
Bonne journée

[antek]

Je n'en suis pas sur...... à vérifier cependant
si tu touches un fil à 30 000V est que le courant qui te traverse est limité à 29 mA tu risques de faire un saut dans l'inconnu .....!

C'est une situation qui ne dure pas, soit tu es pulvérisé soit tu prends juste une chataîgne.
Pour décrire ce qui va se passer il faut d'abord décrire ce qui alimente ce fil en 30 000 V.

[zebular]

Bjr à tooi,
Avec qq jourss de retard. La protection (30 ma) concerne une valeur de courant (intensité).
Donc un meem courant (30 ma) produit les memes effets (peu importe la valeur de la tension).
Bonne journée

Ah oui,merci f6bes d avoir pris la peine de repondre.cependant je sais un peu pourquoi le reglage diff est ainsi réglé en france.cela fait partie integrante de mon taff.
Ma question se rapportait au normes americaine,simplement.merci