Des expériences datant de la fin du XIXème siècle ont conduit à
une interprétation de la matière en termes de particules
élémentaires pouvant porter des charges électriques positives
(les protons) ou négatives (les électrons). Les charges
positives (retrait d'électrons du corps électrisé) et les
charges négatives (apport d'électrons au corps électrisé).
Mise en évidence des porteurs de charge
A retenir
Les charges électriques observées sont toujours des
multiples entiers de la charge élémentaire
e
.
On dit que la charge électrique est une grandeur quantifiée
ou discrète. La charge électrique est une grandeur
conservative. Pour un système fermé, c'est-à-dire
n'échangeant pas de matière avec l'extérieur, la charge
électrique reste constante. La charge électrique est
indépendante du référentiel d'étude. Son unité est le
Coulomb (
C
).
Mouvement d'ensemble ordonné ?
Dans un circuit ouvert, aucun courant ne circule et pourtant les
électrons qui composent les fils sont mobiles avec une vitesse
de
10−5m.s−1
(dépend de la température),
mais de manière totalement désordonnée ce qui conduit à un déplacement
moyen des électrons nuls. On parle
d'agitation thermique.
Dans un circuit ouvert en revanche, les électrons ont acquis un
mouvement d'ensemble ordonné et ils se déplacent avec une
vitesse bien plus faible, de l'ordre de
10−4m.s−1
. Le type de courant qui va nous intéresser est le
de conduction dû au mouvement de porteurs de charges
dans un milieu matériel immobile.
Les matériaux dans lesquels des porteurs de charge peuvent se
déplacer librement sont appelés conducteurs. A
contrario, les matériaux dans lesquels des porteurs de charge ne
peuvent pas se déplacer librement sont appelés
isolants.
Il est à noter que le passage d'un courant électrique peut avoir
:
un effet thermique (appelé effet Joule) : un conducteur
parcouru par un courant chauffe ;
un effet magnétique : un circuit parcouru par un courant
produit un champ magnétique ;
un effet chimique : une électrolyse correspond à la
réalisation d'une réaction chimique non spontanée.
Le courant électrique
Courant électrique
On appelle courant électrique tout mouvement
d'ensemble ordonné de porteurs de charges. Par convention,
le sens du courant est le sens de déplacement des charges
positives (du plus vers le moins).
Les grandeurs électriques
Dans ce paragraphe, on se place en régime permanent (ou
stationnaire), les grandeurs électriques ne dépendent pas de la
variable temps
t
L'intensité du courant électrique
Intensité électrique
On appelle intensité d'un courant électrique
traversant la section
S
d'un conducteur, la
quantité de charges électriques traversant une section
S
par unité de temps, c'est-à-dire le débit de charges à
travers cette section. Elle s'exprime en ampère (
A
).
Quelques ordres de grandeurs de l'intensité du courant
électrique :
en électronique : du
pA
à l'
A
;
usage domestique : de 1
A
à 100
A
;
1000
A
environ dans les lignes de distributions
;
entre 5000 et 300000
A
pour la foudre.
La tension électrique
Tension
L'état électrique d'un point du circuit électrique est
caractérisé par une grandeur appelée
potentiel et noté
V
qui s'exprime
en volt. La tension entre A et B est la différence de potentiel
entre les deux points A et B d'un circuit, et caractérise
la tendance des électrons à se rendre d'un point à un autre.
C'est une grandeur algébrique :
UAB=VA−VB
qui se représente par une flèche orientée de B vers A.
Quelques ordres de grandeurs d'une tension électrique :
en électronique : de quelques
μV
à quelques
V
;
usage domestique : 220
V
en France.
400000
V
et moins dans les lignes de distributions
;
Mesure d'une intensité et d'une tension
Référence de potentiel
Auteur
BURGAUD Valentinvalentin.burgaud@ens-rennes.fr
Étudiant à l'École Normale Supérieure de Rennes, lauréat de l'agrégation de sciences industrielles option génie électrique 2023.
