Mesure de la Tension Électrique
En physique, la tension électrique est la différence de potentiel électrique entre deux points. Désignée par la lettre V, elle est définie comme la quantité d’énergie de travail nécessaire pour déplacer une unité de charge électrique d’un point de référence (a) à un point spécifique (b) dans un champ électrique. La formule est ΔV = Va – Vb.
Principes et Mesure
Bien que le concept de potentiel électrique soit utile pour comprendre les phénomènes électriques, seules les différences d’énergie potentielle sont mesurables. Ces différences sont mesurées à l’aide d’un voltmètre, souvent en utilisant un potentiel de référence commun, tel que la terre du système, comme l’un des points. Un voltage peut représenter soit une source d’énergie, soit la perte, la dissipation ou le stockage d’énergie.
Le Voltmètre
Les voltmètres sont des instruments utilisés pour mesurer la différence de potentiel électrique entre deux points dans un circuit électrique. Pour trouver la différence de potentiel, les bornes du voltmètre sont connectées entre ces deux points sans interrompre ou couper le fil. Ils sont connectés en parallèle et existent sous diverses formes, certains alimentés séparément (par exemple, par une batterie), et d’autres alimentés par la source de tension mesurée elle-même.
Idéalités et Réalités des Voltmètres
Un voltmètre idéal aurait une résistance infinie, de sorte que sa connexion dans un circuit n’altérerait aucun des courants. En réalité, tous les voltmètres ont une résistance finie, mais un voltmètre doit avoir une résistance suffisamment grande pour que sa connexion à un circuit ne modifie pas de manière appréciable les autres courants. Les voltmètres capables de mesurer une différence de potentiel de 1 μV sont courants, et des sensibilités allant jusqu’à 10-12 peuvent être atteintes. Les compteurs numériques peuvent être fabriqués avec une haute précision, généralement meilleure que 1%. Les instruments de test spécialement calibrés ont des précisions plus élevées.
Symbole du Voltmètre
Dans les schémas de circuit, un voltmètre est représenté par la lettre V dans un cercle, avec deux lignes émergeant représentant les deux points de mesure.
Analogie Voltmètre et Hydraulique
L’analogie hydraulique, ou l’analogie électro-fluidique, est une analogie largement utilisée entre l’hydraulique et l’électricité. Elle est utile pour l’enseignement et pour ceux qui ont du mal à comprendre le fonctionnement des circuits. La relation entre la tension et le courant est définie (dans les dispositifs ohmiques comme les résistances) par la loi d’Ohm. Cette loi est analogue à l’équation de Hagen-Poiseuille, les deux étant des modèles linéaires reliant le flux et le potentiel dans leurs systèmes respectifs. La tension est similaire à la différence de pression qui pousse l’eau à travers un tuyau.
Types de Voltmètres
Les différents types de voltmètres sont déterminés par le principe de construction et les types de mesure, qui incluent :
- Voltmètre à bobine mobile à aimant permanent – PMMC
- Voltmètre à fer mobile
- Voltmètre numérique – DVM
- Électrodynamomètre
- Voltmètre à redresseur
- Voltmètre à induction
- Voltmètre électrostatique
