Les fondamentaux de l’Electricité

Chouaib dziri Ingénieur en mécatronique

Sommaire de l’introduction1- Courant électrique 1-1- Définitions 1-2- Loi des nœuds (1ère loi de Kirchhoff)

2- Tension électrique 2-1- Définitions 2-2- Loi des branches (2nd loi de Kirchhoff)

3- Relation entre courant et tension 3-1- Loi d’Ohm 3-2- Résistance électrique d’un conducteur ohmique 3-3- Echelle des résistivités

4- Puissance et énergie électrique 4-1- Puissance électrique 4-2- Energie électrique 4-3- Effet Joule 4-4- Loi de Joule

5- Les unités

1- Courant électrique

1-1- Définitions• Définition : un courant électrique est un

mouvement d’ensemble de porteurs de charges électriques.

+ Champ électrique V -

1- Courant électrique

• Définition : L’intensité du courant électrique i est la quantité d’électricité transportée par unité de temps.

• dq est la quantité d’électricité qui traverse la section du conducteur pendant la durée dt.

i =dqdt

1-2- Loi des noeuds (1ère loi de Kirchhoff)

Un nœud est un point de jonction de plusieurs conducteurs électriques :

La somme des intensités des courants arrivant à un nœud est égale à la somme des intensités des courants sortant du nœud :

i1 + i2 = i3 + i4

i 1

i 2

i 3

i 4

Nœud

2- Tension électrique

2-1- Définitions• Une tension électrique est une différence de potentiel

électrique (ou d.d.p.) :uAB = vA – vB

uAB : tension électrique entre les points A et BvA : potentiel électrique du point AvB : potentiel électrique du point B

DipôleA

uAB

B

2-2- Loi des branches (2nd loi de Kirchhoff)

• La tension totale entre deux points d’un circuit électrique est égale à la somme des tensions intermédiaires.

uPN = uPA + uAB + uBC + uCN

A

N

P

B

CuBC

uABuPN

uCN

uPA

3- Relation entre courant et tension

3-1- Loi d’OhmDans une résistance électrique, tension et courant sont, proportionnels.

- Loi d’Ohm en convention récepteur

On parle de convention récepteur quand les orientations du courant et de la tension relatives à un dipôle sont en sens inverse :

u = +Ri

- Loi d’Ohm en convention générateur

Les orientations du courant et de la tension sont dans le même sens :

u = -Ri

La résistance est une grandeur positive.

Ri

u

Ri

u

3-2- Résistance électrique d’un conducteur ohmique

l : longueur (en m)S : section (en m²)ρ : résistivité électrique du conducteur (en

Ω×m), fonction de la température.R : résistance (en Ω)

R =ρ lS

l

S

3-3- Echelle des résistivités

Remarques :- un supraconducteur a une résistivité nulle

(résistance nulle)- un isolant a une grande résistivité (courant

quasi nul)

Supraconducteur

Conducteur

Semi-conducteur

Isolant

Résistivité∞0

4- Puissance et énergie électrique4-1- Puissance électrique

• La puissance électrique mise en jeu dans un dipôle est :p = u i

Dipôle générateur et dipôle récepteur (de puissance)Un dipôle générateur est un dipôle qui fournit de la puissanceélectrique.

Cette puissance est consommée par les dipôles récepteurs.

Dipôlei

u

Dipôle générateur de puissance

Dipôle récepteur de puissance

Sens de transfert de la puissance électrique

4-2- Energie électrique

La puissance dérive de l’énergie:

dE est l’énergie mise en jeu pendant la durée dt.L’énergie électrique s’écrit donc :dE = ui×dt

4-3- Effet Joule

Un conducteur parcouru par un courant électrique dégage de la chaleur.

Plus généralement, l’effet Joule se traduit par la conversion d’énergie électrique en énergie thermique (chaleur).

• Dans le cas des conducteurs ohmiques et des résistances, l’énergie électrique consommée est entièrement transformée en chaleur.

4-4- Loi de Joule

La puissance électrique consommée par une résistance est :

p = uiavec u = Ri

Ri

u

p = Ri²=U²R

5-Les UnitésGrandeur UnitéIntensité Ampère (A)

Tension Volte (V)

Puissance Watt (W)

Energie Joule (J) ou Wattheure (Wh)

NB: 1 KWh = 3,6 10 J6

Résumé1. Le courant est la quantité d’électricité qui traverse la section du

conducteur pendant la durée dt.2. Dans un nœud la somme du courant entrant égale à la somme du

courant sortant.3. La somme des tensions dans une maille est nulle.4. La résistance d’un dipôle dépend de son longueur, sa section et sa

conductivité électrique.5. La puissance électrique est la capacité d’un dipôle de fournir ou de

consommer le couple « u x i ».6. L’énergie électrique est la capacité d’un dipôle de fournir ou de

consommer une puissance durant un intervalle du temps.7. Un conducteur parcouru par l’électricité dégage de la chaleur.8. L’effet joule est La puissance électrique consommée par une résistance.