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Grandeurs électriques usuelles, unités
mardi 26 août 2014, par gerla
Unités, multiples, sous-multiples, usages

1- Les fondamentaux

Courant, tension (différence de potentiel) et puissance sont des grandeurs électriques incontournables. Les notions s’y rattachant sont également primordiales.

Au courant électrique correspond une circulation de charges électriques (par exemple, électrons, ions, trous) dans un élément ou un milieu plus ou moins conducteur. Mis à part l’aptitude à conduire les charges électriques, la circulation des charges électriques dépend de la différence de potentiel U (ou tension) appliquée en deux poins distants du milieu considéré.

Pour un élément purement résistif R (figure 1) , le courant I circulant dans ce milieu est proportionnel à la tension U appliquée à l’élément de circuit ainsi formé, ce qui s’écrit U = R x I. L’énergie électrique correspondant à la puissance P est dissipée dans le récepteur (constitué par l’élément résistif) sous forme de chaleur ( effet Joule ).

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2- Principales grandeurs électriques en usage ,

Au-delà des fondamentaux, le tableau 1 résume les grandeurs électriques ordinairement en usage dans l’étude des structures électriques et électroniques. Préalablement à tous travaux dans un domaine, il est important de connaître et maîtriser la nature des grandeurs électriques correspondant aux composants manipulés.

Par exemple, mesurer l’intensité I du courant électrique dans une portion de circuit revient à insérer un appareil de mesure (ampèremètre A) en série avec la portion de circuit considérée (figure 2a) . L’ampèremètre est mis à la place de la flèche du schéma du circuit de la figure 1. De la même façon et pour mesurer la différence de potentiel U présente aux bornes de l’élément résistif R, l’appareil de mesure (voltmètre V) est monté en parallèle (ou dérivation, figure 2b) avec l’élément résistif.

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L’intensité du courant I, la différence de potentiel U (tension ou force électromotrice quand il s’agit d’un générateur), la résistance R d’un conducteur, la puissance P mise en jeu, l’énergie W fournie à un circuit ou consommé par celui-ci sont autant de grandeurs qu’il est nécessaire de comprendre et manipuler quotidiennement dès qu’on touche au domaine de l’électricité et de l’équipement d’une unité d’habitation.

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La quantité d’électricité et la densité de courant sont des notions plus fines qu’il est nécessaire d’appréhender dans la réalisation et le choix de certains circuits et/ou composants électroniques.

3- Multiples et sous-multiples des grandeurs électriques en usage

Les unités accompagnant la définition des grandeurs électriques ne sont généralement pas directement adaptées à la réalité des circuits sur lesquels on est susceptible de travailler. Afin de simplifier l’écriture de caractéristiques de fonctionnement ou la désignation des matériels utilisés, on utilise des multiples et des sous-multiples des unités électriques (tableau 2) .

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Il est nécessaire de connaître l’ordre de grandeur des calculs ou mesures à effectuer avant de valider les résultats trouvés. Cela réclame une certaine connaissance du contexte dans lequel on travaille (tableau 3) . Cette connaissance préalable des caractéristiques des composants et des circuits résulte d’un apprentissage théorique et d’habitudes de travail.

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La rigueur toute mathématique voudrait qu’on utilise les grandeurs électriques exprimées dans leurs unités propres pour effectuer les calculs. L’usage permet une simplification de l’écriture mais il est alors nécessaire de bien maîtriser les grandeurs manipulées. La figure 3 résume des exemples de calcul de résistance et de puissance en utilisant les unités, les multiples et sous-multiples.

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