D'après l'analogie, qu'est-ce que la tension ?
Dans
notre analogie, la zPompe va créer un courant dans le circuit. Pour
cela, cette dernière va « pousser » le carburant dans le circuit pour le
faire circuler. Cette poussée s'appelle la pression. Sans
pression, il n'y a pas de carburant dans le circuit ! Il y a forcément
quelque chose dans la zPompe qui va mettre le carburant en mouvement à
travers tout le circuit et donc créer un courant.
Dans
un circuit électrique, c'est semblable. Il y a quelque chose qui va
déplacer nos charges dans tout le circuit sans qu'on ne leur ait rien
demandé. Dans un fluide, ce qui met en mouvement le carburant, c'est la
pression. Dans un circuit électrique, c'est la tension.
Dire
que la tension déplace nos charges, c'est assez vague. Je vais tenter
de vous donner une définition plus précise. Il va falloir parler
d'énergie. Mais autant vous prévenir tout de suite : l'explication sera
un peu longue et ne sera pas forcément intuitive au premier abord.
Dans
notre circuit, les charges positives et négatives s'attirent et se
repoussent en permanence. Ces attractions et répulsions vont donner de
l'énergie pour chaque charge présente dans le circuit. Cette énergie
s'appelle l'énergie potentielle électrostatique. Une grosse partie de
cette énergie vient de l'influence des bornes « + » et « - » du
générateur.
Cette
énergie dépend uniquement de la position de la charge dans le circuit
(qui nous dira si elle est plus ou moins proche des bornes « + » et « - »
du générateur). Ce qui fait qu'en un point A du circuit, notre charge Q
aura une certaine énergie E (au point A), notée E(A). À un autre
endroit B, elle aura une énergie E (au point B), notée E(B).
La
tension entre les points A et B est égale à l'énergie notre charge en
A, moins l'énergie de notre charge en B, le tout divisé par la valeur de
la charge. Ce qui donne :
U = \frac {E ( A ) - E ( B )} {Q}
|
Quand
une particule se déplace dans un circuit électrique, cette énergie va
varier et se transformer en vitesse (en énergie cinétique plus
précisément, mais bon…).
Supposons que E(B) > E(A), cette énergie perdue lors du passage de B à A est transformée en énergie cinétique qui va accélérer la particule ou la mettre en mouvement. C'est ainsi que notre charge va se mettre à accélérer.
Supposons que E(B) > E(A), cette énergie perdue lors du passage de B à A est transformée en énergie cinétique qui va accélérer la particule ou la mettre en mouvement. C'est ainsi que notre charge va se mettre à accélérer.
Dans
un générateur, la charge électrique va se déplacer d'une borne du
générateur à l'autre et va gagner de l'énergie. Une fois arrivée à
l'autre borne, toute son énergie potentielle va se transformer en
énergie cinétique qui va accélérer notre charge et la faire circuler
dans le circuit. Bien sûr, toute cette énergie gagnée lors du passage
dans le générateur sera perdue lors du passage dans les différents
récepteurs qui consommeront l'énergie gagnée par la particule.
Unité
Comme toute grandeur électrique qui se vaut, elle a sa propre unité de mesure. C'est le volt, en hommage à Alessandro Volta. Cette grandeur électrique est fréquemment notée avec les lettres suivantes : V, U, E ou e.
Mesure
On mesure la tension avec un appareil spécialisé qui se nomme étonnamment le voltmètre.
Le branchement de cet appareil s'effectue aux bornes d'un dipôle ce qui
permet de mesurer la tension aux bornes de ce même dipôle.
Ordres de grandeur
Ils sont bien différents de l’ampère sur lequel on manipule de très faibles valeurs.
Nom
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Symbole
|
Puissance de 10
|
Commentaire
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---|---|---|---|
Volt
|
V
|
10^0
|
Très utilisé
|
Millivolt
|
mV
|
10^-^3
|
Très utilisé aussi
|
Microvolt
|
µV
|
10^-^6
|
Rarement utilisé
|
Nanovolt
|
nV
|
10^-^9
|
Réception d'un téléphone portable
|
Notation
Sur le schéma, la tension représentée par la lettre sans indice U est associée à une flèche (de tension) dont la pointe se situe en P et la queue en M. Cela signifie : U = U_{PM}
Figure 7 − Représentation de la tension par une flèche
Pratique
Branchons
le voltmètre aux bornes du dipôle (ici de la lampe), avec la borne
positive du voltmètre au « + » de la pile et sa borne négative (appelée
COM) au « - ». Ce dernier va nous indiquer la tension U_{PM}. Cette
tension est de 10V.
Nous
avons donc une tension entre le point P du circuit et le point M, qui
se note U_P - U_M = 10V, soit U_{PM} = 10V, car le point M est à 0V et
le point P à 10V.
À
présent, inversons le sens de branchement du voltmètre. Il affiche
désormais : -10V. On le note alors U_M - U_P = -10V, soit U_{MP} = -10V
(car : 0V - 10V = -10V).
La tension est donc négative ou positive selon notre choix, ceci est dû au fait que la masse est choisie arbitrairement…
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