INTRODUCTION AUX MESURES ÉLECTRIQUES


Une des caractéristiques des sciences est de MESURER.
En effet, la mesure permet de mettre tout le monde d'accord et de parler... avec mesure ;-) .
(si vous voulez vous la jouer, disons ceci ainsi : "La science recherche l'objectivité et utilise la mesure comme un moyen de l'atteindre.")

Pour décrire le comportement d'un circuit électrique, de quelle(s) mesure(s) avons-nous besoin ?...

Voyageons un peu dans le temps, à une date importante de l'histoire : 1800.
En cette année en effet, le 17 mars, l'Italien Alessandro Volta invente la première pile [1] : cela va permettre aux hommes de faire entrer l'électricité dans leurs maisons (l'humanité entre dans l'ère de l'électricité domestique).
L'évènement fut si important que Napoléon lui-même vint voir Volta et son invention. La photographie n'étant pas encore inventée, on fit un tableau de la scène [2] J Cela se passait à Paris le 7 novembre 1801. Volta y énonça auss les lois sur la tension électrique : nous les verrons bientôt.

Cette pile, intéressons-nous y ! À une pile toute seule même.

Comment pouvons-nous la décrire (d'un point de vue physique) ?
Avec sa couleur ? Sa taille ? Sa forme ?...
Peu importe la couleur, la taille, la forme… ce que vous voulez avec une pile, c'est de vous en servir, la brancher dans un circuit (ou un appareil électrique qui en fait est un circuit).

Ce qui nous intéresse surtout, c'est de connaître "sa tension", ou, comme nous disons en physique (notez-le) "la tension à ses bornes".

Nous pouvons donc mesurer la tension aux bornes d'une pile ; en quoi et avec quoi ?

La tension se mesure en volt, en hommage à Alessandro Volta (c'est pour cela que le symbole est une majuscule, car il vient d'un nom propre). Et elle se mesure avec un voltmètre (appareil qui sert à mesurer – mètre – ce qui se mesure en volt).


Mesurons donc la tension aux bornes d'une pile et nous obtiendrons un résultat qui permet de décrire la pile.
Par exemple, nous dirons que nous avons une pile de 1,5 V, de 4,5 V, de 9 V, etc.

Vous êtes d'accord avec moi que si nous posons une pile sur une table, il n'y a pas de courant qui passe… Nous ne voyons pas d'éclair surgir d'une borne de la pile pour aller vers l'autre borne… (hum, à moins que vous ayez chez vous des piles de quelques milliers de volts… ce qui est hautement improbable)
DONC, la présence d'une tension n'entraîne pas forcément le passage d'un courant…
Alors, nous avons un problème : la mesure de la tension ne suffit pas pour dire s'il y a du courant ou non.
Car nous pouvons avoir une pile de 4,5 V toute seule ou bien branchée dans un circuit : sa tension est toujours de 4,5 V mais dans un cas il n'y a pas de courant, dans l'autre si…
Il nous faut trouver une deuxième grandeur (un deuxième truc si vous préférez, qui pourra être grand ou petit, donc… une grandeur !) qui nous dira s'il y a du courant qui passe ou non.

Cette deuxième grandeur, c'est l'intensité ! Elle se mesure en ampère avec un ampèremètre. Quand il n'y a pas de courant qui passe, l'intensité est nulle, elle vaut 0 A.
Le A est le symbole d'ampère : la majuscule indique que cela vient d'un nom propre, celui d'André-Marie Ampère, scientifique français.

Pour résumer sur la pile toute seule, nous pouvons dire qu'il peut y avoir une tension mais pas d'intensité.

Pas d'intensité = pas de courant. Intensité nulle = pas de courant.

Mais pouvons-nous avoir une tension nulle quelque part ou à un moment donné ?...

Faisons donc l'expérience suivante.

Prenons un autre dipôle (appareil électrique à deux bornes) : un fil.
En mesurant la tension à ses bornes, nous la trouvons nulle. Jusque là, rien de très surprenant.
Réalisons ensuite un circuit simple, avec une pile, deux fils et une lampe (même montage que dans une lampe de poche). Nous avons choisi une lampe adaptée à la pile et elle brille.

Nous pouvons donc dire sans ambages [3] que comme la lampe brille, le courant passe : l'intensité n'est pas nulle. Si nous branchons un ampèremètre, nous trouvons bien une intensité (par exemple de 0,3 A) dans le circuit.
Mesurons la tension aux bornes du fil dans ce circuit, nous trouvons de nouveau une tension nulle.
Que le courant passe dans un fil ou non, la tension à ses bornes est nulle.
Nous voilà donc avec le fil avec une intensité mais pas de tension.

C'est le symétrique de la phrase de tout à l'heure : il peut y avoir une intensité mais pas de tension.

Notons également au passage que la tension aux bornes d'un fil est (quasiment) nulle.

Pourquoi quasiment (qui veut dire presque) ?...

Car nous avons utilisé un voltmètre qui lit jusqu'au centivolts (centièmes de volt) mais pas en-dessous. (c'est comme si nous avions une règle graduée jusqu'au centimètre – centième de mètre – mais pas en millimètre – millième de mètre)
Cela signifie que si nous avons une tension plus petite que 0,01 V, le voltmètre indiquera 0,00 V !
Si nous utilisons un voltmètre plus précis, nous pouvons trouver que la tension aux borne d'un fil dans le circuit est de 3 mV, soit 0,003 V. Cela peut vous sembler beaucoup, mais comparez avec la tension de la pile, par exemple 4,5 V. La pile a une tension 1000 fois plus grande que celle du fil…

Toujours pas convaincu(e) du "quasiment" nulle ?...
Hum, pensez à votre taille. Elle peut être de 1,43 mètres. Vous mesurez donc jusqu'au centimètre. Personne ne dirait "Je ne mesure pas 1 mètre 43 mais 1 mètre 432…" car cela voudrait dire qu'il donnerait sa taille avec les millimètres… Tant qu'à faire, pourquoi ne pas donner non plus l'épaisseur d'un cheveu dans votre taille ?...
Toujours pas convaincu(e) ?... Vous devrez attendre le programme de seconde alors pour en savoir davantage…

En tout cas, cela veut dire que si on dit que la tension aux bornes d'un fil est nulle, nous ne nous trompons vraiment pas de beaucoup.
Pas plus que quand vous dites que vous mesurez 1 mètre 43… (ou votre taille bien sûr LOL)

En résumé :

Pour décrire le comportement d'un circuit électrique, nous avons besoin de deux grandeurs : la tension et l'intensité.
La tension (électrique) se mesure en volt avec un voltmètre.
Le symbole de volt est V.
L'intensité (électrique) se mesure en ampère avec un ampèremètre.
Le symbole d'ampère est A.


Il peut y avoir une tension mais pas d'intensité, comme aux bornes d'une pile isolée.
Il peut y avoir une intensité mais pas de tension, comme aux bornes d'un fil.


Maintenant, regardons de plus près ce que sont la tension et l'intensité, et comment elles se comportent dans les circuits électriques.



[1] Mais était-ce VRAIMENT la première pile de l'histoire ?... Certains connaissent les "piles de Bagdad". En tout cas, ce fut la première pile connue de tout le monde à l'époque.

[2] Un jour peut-être je mettrai en ligne le sketch de la rencontre entre Napoléon et Volta. En attendant, vous pouvez toujours allez voir cette page.

[3] dire sans ambages : dire franchement

4 - C'est en 1881 que le volt est unité de tension.