Comprendre courant, tension et résistance

Lorsque la tension entre les nuages et le sol est très importante, la résistance de l’air n’est plus suffisante pour empêcher la circulation d’un courant électrique. On a alors l’apparition d’un éclair. Heureusement en électronique on ne joue pas avec de telles tensions.

Mais que sont exactement les grandeurs mentionnés ci-dessus que sont courant, tension et résistance ? C’est l’objet de cet article. Ce n’est pas que le sujet n’a pas été traité sur le net, mais j’ai voulu le faire avec mes mots. Et surtout, ça me servira de référence pour expliquer ce qui vient dans les prochains articles du blog.

Donc allons-y avec l’intensité.

L’intensité du courant électrique

L’intensité du courant électrique, ou intensité, ou courant est une grandeur dont l’unité est l’ampère. L’intensité peut être comparée à la quantité d’eau qui passe à travers un tube en un temps donné. Or dans le cas du courant électrique, ce qui bouge dans notre circuit ce sont des électrons. Par conséquent un ampère sera le nombre d’électrons qui passe par seconde.

Le symbole de l’ampère est A. En électronique on utilise des multiples de l’ampère: le milliampère (symbole mA) qui vaut 1/1000 A et le microampère (symbole μA) qui lui vaut 1/1000000 A. Par exemple, en général dans les pédales de guitare on n’excèdera jamais quelques mA. De plus, pour avoir un autre ordre de grandeur, on peut mentionner que si la tension est suffisamment haute pour injecter dans notre corps quelques dizaines de mA, ceux-ci nous serons néfastes, voire mortels.

Passons à la tension.

Tension électrique

La tension électrique, ou simplement tension, se mesure en volt et a pour symbole V. La tension représente grosso modo une force qui permet à nos électrons de circuler, ce qui est nécessaire pour que nos ampoules brillent, que nos transistor amplifient, etc. Donc sans tension, pas de courant.

Analogie avec la mécanique des fluides

Pour comprendre cela, et pour revenir à notre analogie avec la mécanique des fluides, on peut comparer la tension à la hauteur. Si je prends par exemple un tube qui contient de l’eau, initialement horizontal et que j’incline ce tube, l’eau qui est dedans va s’écouler. Le fait d’introduire une différence de hauteur entre les deux extrémités du tube conduit donc à un mouvement du fluide.

La tension, ou différence de potentiel, c’est l’analogue de la différence de hauteur entre les deux extrémités du tube qui a permis un mouvement dit « mécanique » des gouttes d’eau. Si je mets mes gouttes d’eau en hauteur, celles-ci gagnent du potentiel à bouger vers le bas, en raison de la force d’attraction terrestre. Le potentiel, c’est grosso modo la capacité qu’a un objet à bouger, et c’est un concept valide en mécanique, en électricité, en magnétisme, etc. Du point de vue électrique, si aux bornes d’un composant j’ai un potentiel de 9 V à une extrémité et 5 V à l’autre extrémité, j’ai une différence de potentiel de 9-5=4 V. Cette différence de potentiel favorise le mouvement « électrique » des électrons car elle engendre une force électrique.

Autres considérations

Notons que dans le langage courant on peut dire tension ou différence de potentiel, mais pour être exact ceci n’est vrai que si la tension est constante dans le temps, comme dans le cas d’une pile. Dans le cas d’une tension alternative, comme celle qui sort du secteur, la tension n’est plus constante avec le temps et on ne parlera alors que de tension.

Maintenant, vous me direz, oui mais quand l’eau du tube est tombée, il n’y a plus d’eau donc plus de courant ? Eh bien oui, c’est pour cela que dans un circuit on doit avoir un générateur de tension ou un générateur de courant. Leur rôle est d’assurer une tension constante ou un courant constant. Un peu comme le ferait un robinet. Ou alors une pompe à eau en circuit fermé.

Enfin, on mesure une tension par rapport à une référence comme on mesure la hauteur des montagnes par rapport au niveau de la mer. En électronique, cette référence s’appelle la masse et est par définition à 0 V.

Voyons pour terminer le concept de résistance.

Résistance électrique

La résistance électrique, ou résistance se mesure en ohm, son symbole est Ω.

La résistance est la capacité d’un matériau à diminuer l’intensité du courant pour une tension donnée. Vu d’une autre manière, si je veux un certain courant, et que j’ai un matériau très résistif, je vais avoir besoin de beaucoup de force pour y faire circuler nos électrons, c’est à dire beaucoup de tension.

L’analogie de la résistance en mécanique des fluides serait le rétrécissement du tuyau en un point, qui conduirait à un plus faible débit en eau.

Une résistance, c’est aussi un composant en électronique, comme on peut le voir sur cette photo :

C’est un des composants les plus utilisés en électronique puisque c’est grâce à lui que l’on peut contrôler les valeurs de courant et de tension. En effet, La relation entre le courant i et la tension U dans ce composant de résistance R est donnée par la loi d’Ohm :

C’est ce qu’on appelle une loi linéaire : si j’augmente i 2 fois, U augmente 2 fois, si j’augmente i 10 fois, U augmente 10 fois, etc.

Vous pouvez voir un exemple d’application de cette loi dans cet article de ce blog.

Conclusion

En conclusion :

• Le courant électrique c’est la mesure de la quantité d’électrons qui passe en un point du fil par seconde. On le mesure en ampère, de symbole A. Et sur un schéma on le notera par la lettre i, pour intensité.
• La tension engendre une force électrique responsable du mouvement des électrons.
• Il faut un générateur de tension ou de courant pour mettre en route ce mouvement et ainsi faire fonctionner nos composants.
• La résistance s’oppose au passage du courant. Les composants que l’on appelle résistance permettent de contrôler courant et tension.

Dans un autre article je parlerai de l’association de plusieurs résistances, de condensateurs, et de filtres passifs (RC).

Si vous avez une question ou un commentaire en relation avec l’article, vous pouvez remplir le champ ci-dessous. Je serai ravi de pouvoir vous répondre.