La tension

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.

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	Symbole	Puissance de 10	Commentaire
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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