Tous les matériaux sont constitués d’atomes, et tous les atomes sont constitués de protons, de neutrons et d’électrons. Protons, ont une charge électrique positive. Les neutrons n’ont pas de charge électrique (c’est-à-dire qu’ils sont neutres), tandis que les électrons ont une charge électrique négative. Les atomes sont liés entre eux par de puissantes forces d’attraction existant entre le noyau des atomes et les électrons de son enveloppe extérieure.
Lorsque ces protons, neutrons et électrons sont ensemble dans l’atome, ils sont heureux et stables. Mais si nous les séparons les uns des autres, ils veulent se réformer et commencer à exercer un potentiel d’attraction appelé différence de potentiel.
Maintenant, si nous créons un circuit fermé, ces électrons lâches commenceront à se déplacer et à dériver vers les protons en raison de leur attraction créant un flux d’électrons. Ce flux d’électrons est appelé courant électrique. Les électrons ne circulent pas librement à travers le circuit car le matériau qu’ils traversent crée une restriction au flux d’électrons. Cette restriction est appelée résistance.
Alors tous les circuits électriques ou électroniques de base sont constitués de trois grandeurs électriques distinctes mais très liées appelées: Tension, (v), Courant, (i) et Résistance, (Ω).
Tension électrique
La tension, (V) est l’énergie potentielle d’une alimentation électrique stockée sous la forme d’une charge électrique. La tension peut être considérée comme la force qui pousse les électrons à travers un conducteur et plus la tension est grande, plus sa capacité à « pousser” les électrons à travers un circuit donné est grande. Comme l’énergie a la capacité de faire du travail, cette énergie potentielle peut être décrite comme le travail requis en joules pour déplacer des électrons sous la forme d’un courant électrique autour d’un circuit d’un point ou d’un nœud à un autre.
Alors la différence de tension entre deux points, connexions ou jonctions quelconques (appelés nœuds) dans un circuit est connue sous le nom de Différence de potentiel, (p.d.) communément appelée Chute de tension.
La différence de potentiel entre deux points est mesurée en Volts avec le symbole de circuit V, ou « v » en minuscule, bien que l’énergie, E « e » en minuscule soit parfois utilisée pour indiquer une cem générée (force électromotrice). Ensuite, plus la tension est grande, plus la pression (ou force de poussée) est grande et plus la capacité de travail est grande.
Une source de tension constante est appelée une tension continue avec une tension qui varie périodiquement avec le temps est appelée une tension alternative. La tension est mesurée en volts, un volt étant défini comme la pression électrique requise pour forcer un courant électrique d’un ampère à travers une résistance d’un Ohm. Les tensions sont généralement exprimées en volts avec des préfixes utilisés pour désigner des sous-multiples de la tension tels que les microvolts (µV = 10-6 V), les millivolts (mV = 10-3 V) ou les kilovolts (kV = 103 V). La tension peut être positive ou négative.
Les batteries ou les alimentations sont principalement utilisées pour produire une source de tension continue (courant continu) stable telle que 5v, 12v, 24v, etc. dans les circuits et systèmes électroniques. Tandis que A.C. des sources de tension (courant alternatif) sont disponibles pour l’alimentation et l’éclairage domestiques et industriels ainsi que pour le transport d’énergie. La tension d’alimentation du secteur au Royaume-Uni est actuellement de 230 volts A.c. et de 110 volts A.c. aux États-Unis.
Général Les circuits électroniques fonctionnent sur des alimentations de batterie CC basse tension comprises entre 1,5 V et 24 V cc Le symbole du circuit pour une source de tension constante généralement donné comme symbole de batterie avec un signe positif, + et négatif, – indiquant le sens de la polarité. Le symbole du circuit pour une source de tension alternative est un cercle avec une onde sinusoïdale à l’intérieur.
Symboles de tension
Une relation simple peut être établie entre un réservoir d’eau et une alimentation en tension. Plus le réservoir d’eau au-dessus de la sortie est élevé, plus la pression de l’eau est élevée lorsque plus d’énergie est libérée, plus la tension est élevée, plus l’énergie potentielle est élevée lorsque plus d’électrons sont libérés.
La tension est toujours mesurée comme la différence entre deux points quelconques d’un circuit et la tension entre ces deux points est généralement appelée « chute de tension ». Notez que la tension peut exister à travers un circuit sans courant, mais le courant ne peut exister sans tension et, en tant que telle, toute source de tension, qu’elle soit CONTINUE ou alternative, aime une condition de circuit ouvert ou semi-ouvert, mais déteste toute condition de court-circuit car cela peut la détruire.
Courant électrique
Le courant électrique, (I) est le mouvement ou le flux de charge électrique et est mesuré en ampères, symbole i, pour l’intensité). C’est le flux continu et uniforme (appelé dérive) d’électrons (les particules négatives d’un atome) autour d’un circuit qui sont « poussés” par la source de tension. En réalité, les électrons s’écoulent de la borne négative (–ve) vers la borne positive (+ ve) de l’alimentation et pour faciliter la compréhension du circuit, le flux de courant conventionnel suppose que le courant circule du positif vers la borne négative.
Généralement, dans les schémas de circuit, le flux de courant à travers le circuit a généralement une flèche associée au symbole I ou à la minuscule i pour indiquer la direction réelle du flux de courant. Cependant, cette flèche indique généralement le sens du flux de courant classique et pas nécessairement le sens du flux réel.
Flux de courant conventionnel
Classiquement, il s’agit du flux de charge positive autour d’un circuit, positif à négatif. Le diagramme de gauche montre le mouvement de la charge positive (trous) autour d’un circuit fermé s’écoulant de la borne positive de la batterie, à travers le circuit et revenant à la borne négative de la batterie. Ce flux de courant du positif au négatif est généralement connu sous le nom de flux de courant conventionnel.
C’était la convention choisie lors de la découverte de l’électricité dans laquelle on pensait que la direction du courant électrique circulait dans un circuit. Pour continuer sur cette ligne de pensée, dans tous les schémas et schémas de circuits, les flèches représentées sur les symboles de composants tels que les diodes et les transistors pointent dans le sens du flux de courant conventionnel.
Alors le Flux de courant conventionnel donne le flux de courant électrique du positif au négatif et qui est le sens inverse du flux réel d’électrons.
Flux d’électrons
Le flux d’électrons autour du circuit est opposé à la direction du flux de courant conventionnel étant négatif à positif.Le courant réel circulant dans un circuit électrique est composé d’électrons qui s’écoulent du pôle négatif de la batterie (la cathode) et reviennent au pôle positif (l’anode) de la batterie.
En effet, la charge sur un électron est négative par définition et est donc attirée par la borne positive. Ce flux d’électrons est appelé Flux de courant d’électrons. Par conséquent, les électrons circulent réellement autour d’un circuit de la borne négative au positif.
Le flux de courant conventionnel et le flux d’électrons sont utilisés par de nombreux manuels. En fait, cela ne fait aucune différence dans la façon dont le courant circule dans le circuit tant que la direction est utilisée de manière cohérente. La direction du flux de courant n’affecte pas ce que fait le courant dans le circuit. En général, il est beaucoup plus facile de comprendre le flux de courant conventionnel – positif à négatif.
Dans les circuits électroniques, une source de courant est un élément de circuit qui fournit une quantité de courant spécifiée par exemple, 1A, 5A 10 ampères, etc., avec le symbole de circuit pour une source de courant constant donné sous la forme d’un cercle avec une flèche à l’intérieur indiquant sa direction.
Le courant est mesuré en Ampères et un ampère ou ampère est défini comme le nombre d’électrons ou de charges (Q en Coulombs) passant un certain point du circuit en une seconde, (t en secondes).
Le courant électrique est généralement exprimé en ampères avec des préfixes utilisés pour désigner les micro ampères (µA = 10-6A) ou les milliampères (mA = 10-3A). Notez que le courant électrique peut être positif en valeur ou négatif en valeur en fonction de son sens de circulation autour du circuit.
Le courant qui circule dans une seule direction est appelé Courant continu ou courant continu. et le courant qui alterne dans les deux sens à travers le circuit est connu sous le nom de courant alternatif, ou Courant alternatif.. Que le courant alternatif ou continu ne traverse un circuit que lorsqu’une source de tension lui est connectée, son « flux” étant limité à la fois à la résistance du circuit et à la source de tension qui le pousse.
De plus, comme les courants alternatifs (et les tensions) sont périodiques et varient avec le temps, la valeur « effective” ou « RMS” (Moyenne Quadratique) donnée comme Irms produit la même perte de puissance moyenne équivalente à une moyenne de courant continu. Les sources de courant sont à l’opposé des sources de tension en ce sens qu’elles aiment les conditions de circuit court ou fermé, mais détestent les conditions de circuit ouvert car aucun courant ne circule.
En utilisant la relation réservoir d’eau, le courant est l’équivalent du débit d’eau à travers le tuyau, le débit étant le même dans tout le tuyau. Plus l’écoulement de l’eau est rapide, plus le courant est important. Notez que le courant ne peut pas exister sans tension, donc toute source de courant, qu’elle soit CC ou CA, aime les conditions de court-circuit ou de semi-court-circuit, mais déteste toute condition de circuit ouvert car cela l’empêche de circuler.
Résistance
La résistance, (R) est la capacité d’un matériau à résister ou à empêcher le flux de courant ou, plus spécifiquement, le flux de charge électrique dans un circuit. L’élément de circuit qui le fait parfaitement s’appelle la « Résistance ».
La résistance est un élément de circuit mesuré en Ohms, symbole grec (Ω, Oméga) avec des préfixes utilisés pour désigner les Kilo-ohms (kΩ = 103Ω) et les Méga-ohms (MΩ = 106Ω). Notez que la résistance ne peut pas être négative en valeur seulement positive.
Symboles de résistance
La quantité de résistance d’une résistance est déterminée par la relation entre le courant qui la traverse et la tension qui la traverse, qui détermine si l’élément de circuit est un « bon conducteur” – faible résistance, ou un « mauvais conducteur ” – haute résistance. Une faible résistance, par example 1Ω ou moins implique que le circuit est un bon conducteur en matériaux tels que le cuivre, l’aluminium ou le carbone tandis qu’une résistance élevée, 1MΩ ou plus implique que le circuit est un mauvais conducteur en matériaux isolants tels que le verre, la porcelaine ou le plastique.
Un « semi-conducteur » au contraire tel que le silicium ou le germanium, est un matériau dont la résistance est à mi-chemin entre celle d’un bon conducteur et celle d’un bon isolant. D’où le nom de « semi-conducteur”. Les semi-conducteurs sont utilisés pour fabriquer des diodes et des transistors, etc.
La résistance peut être de nature linéaire ou non linéaire, mais jamais négative. La résistance linéaire obéit à la loi d’Ohm car la tension aux bornes de la résistance est linéairement proportionnelle au courant qui la traverse. Résistance non linéaire, n’obéit pas à la loi d’Ohm mais a une chute de tension à travers elle qui est proportionnelle à une certaine puissance du courant.
La résistance est pure et n’est pas affectée par la fréquence, l’impédance alternative d’une résistance étant égale à sa résistance CONTINUE et ne peut donc pas être négative. Rappelez-vous que la résistance est toujours positive et jamais négative.
Une résistance est classée comme un élément de circuit passif et en tant que telle ne peut pas fournir de puissance ou stocker de l’énergie. Au lieu de cela, les résistances absorbaient la puissance qui apparaît sous forme de chaleur et de lumière. La puissance dans une résistance est toujours positive indépendamment de la polarité de la tension et de la direction du courant.
Pour des valeurs de résistance très faibles, par exemple milli-ohms, (mΩ) il est parfois beaucoup plus facile d’utiliser l’inverse de la résistance (1/R) plutôt que la résistance (R) elle-même. La réciproque de la résistance est appelée Conductance, symbole (G) et représente la capacité d’un conducteur ou d’un dispositif à conduire l’électricité.
En d’autres termes, la facilité avec laquelle le courant circule. Des valeurs élevées de conductance impliquent un bon conducteur tel que le cuivre tandis que de faibles valeurs de conductance impliquent un mauvais conducteur tel que le bois. L’unité de mesure standard donnée pour la conductance est le Siemen, symbole(S).
L’unité utilisée pour la conductance est mho (ohm orthographié vers l’arrière), qui est symbolisée par un signe Ohm inversé ℧. La puissance peut également être exprimée en utilisant la conductance : p = i2/ G = v2G.
La relation entre la Tension, (v) et le Courant, (i) dans un circuit à résistance constante, (R) produirait une relation droite i-v avec pente égale à la valeur de la résistance telle qu’illustrée.
Résumé de la tension, du Courant et de la résistance
Espérons que vous devriez maintenant avoir une idée de la façon dont la Tension électrique, le Courant et la Résistance sont étroitement liés ensemble. La relation entre Tension, Courant et Résistance constitue la base de la loi d’Ohm. Dans un circuit linéaire à résistance fixe, si on augmente la tension, le courant monte, et de même, si on diminue la tension, le courant descend. Cela signifie que si la tension est élevée, le courant est élevé et que si la tension est faible, le courant est faible.
De même, si on augmente la résistance, le courant descend pour une tension donnée et si on diminue la résistance le courant monte. Ce qui signifie que si la résistance est élevée, le courant est faible et si la résistance est faible, le courant est élevé.
On voit alors que le flux de courant autour d’un circuit est directement proportionnel ( ∝) à la tension, (V provoque I) mais inversement proportionnel (1/∝) à la résistance as, (R provoque I↓).
Un résumé de base des trois unités est donné ci-dessous.
- La différence de tension ou de potentiel est la mesure de l’énergie potentielle entre deux points d’un circuit et est communément appelée sa ”chute de volt ».
- Lorsqu’une source de tension est connectée à un circuit en boucle fermée, la tension produit un courant circulant autour du circuit.
- Dans les sources de tension CONTINUE, les symboles +ve (positif) et −ve (négatif) sont utilisés pour indiquer la polarité de l’alimentation en tension.
- La tension est mesurée en volts et porte le symbole V pour la tension ou E pour l’énergie électrique.
- Le flux de courant est une combinaison de flux d’électrons et de flux de trous à travers un circuit.
- Le courant est le flux continu et uniforme de charge autour du circuit et est mesuré en ampères ou Ampères et a le symbole I.
- Le courant est Directement proportionnel à la tension (I ∝ V)
- La valeur effective (rms) d’un courant alternatif a la même perte de puissance moyenne équivalente à un courant continu traversant un élément résistif.
- La résistance est l’opposition au courant circulant autour d’un circuit.
- Des valeurs de résistance faibles impliquent un conducteur et des valeurs de résistance élevées impliquent un isolant.
- Le courant est inversement proportionnel à la Résistance (I 1/∝ R)
- La résistance est mesurée en Ohms et porte le symbole grec Ω ou la lettre R.
| Quantity | Symbol | Unit of Measure | Abbreviation |
| Voltage | V or E | Volt | V |
| Current | I | Ampere | A |
| Resistance | R | Ohms | Ω |
In the next tutorial about DC Circuits we will look at Ohms Law which is a mathematical équation expliquant la relation entre la tension, le courant et la résistance dans les circuits électriques et constitue la base de l’électronique et du génie électrique. La loi d’Ohm est définie comme suit : V = I * R.
