La Tension Électrique en Physique
En physique, la tension électrique, notée V, est la différence de potentiel électrique entre deux points. Cette différence 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 pour calculer cette différence est ΔV = Va – Vb.
Le Concept et les Applications de la Tension
Les objets chargés négativement sont attirés vers des tensions plus élevées, tandis que les objets chargés positivement sont attirés vers des tensions plus basses. Ainsi, le courant conventionnel dans un fil ou une résistance s’écoule toujours d’une tension plus élevée à une tension plus basse. La loi d’Ohm stipule qu’un volt est la force nécessaire pour faire passer un ampère de courant à travers une résistance d’un ohm.
Unités et Mesures
Dans le Système International d’Unités (SI), le potentiel électrique est exprimé en joules par coulomb (J⋅C−1), ou en volts (V). Il est important de noter que seules les différences de potentiel électrique sont mesurables, souvent avec un voltmètre. Une tension peut représenter une source d’énergie, ou la perte, la dissipation ou le stockage de l’énergie.
Voltages Typiques et Leur Utilisation
Voici quelques exemples de niveaux de tension typiques :
- 1,5V (DC) – Tension ouverte courante pour les piles alcalines non rechargeables (par exemple, les piles AAA, AA et C).
- 3,8V (DC) – Tension de la plupart des batteries de smartphones.
- 12V (DC) – Tension commune pour les batteries automobiles.
- 110 – 120V (AC) – Tension des prises électriques domestiques en Amérique.
- 3kV – Tension requise pour générer chaque 1 mm d’arc électrique.
- 110kV – Tension dans les lignes de transmission d’électricité.
- 300 MV – Tension typique d’un éclair.
Production de Tension
La tension peut être produite par divers moyens, y compris :
- Électricité statique, souvent causée par l’effet triboélectrique.
- Électrochimie, où les réactions chimiques produisent de l’énergie électrique.
- Induction magnétique, par rotation de bobines dans un champ magnétique.
- Effet piézoélectrique, où la pression sur certains matériaux génère une tension.
- Thermoélectricité, générée par le chauffage de matériaux dissemblables.
- Effet photoélectrique, où la lumière frappant une surface produit des électrons.
- Émission thermoïonique, où des électrons s’échappent d’une surface chaude.
L’Analogue Hydraulique de la Tension
L’analogie hydraulique est un outil pédagogique utile pour comprendre les circuits électriques. Dans cette analogie, la tension est comparée à la différence de pression qui pousse l’eau à travers un tuyau. Cette modélisation suppose un écoulement horizontal de l’eau, ignorant la force de gravité.
Questions Fréquemment Posées
Qu’est-ce qui est important pour le potentiel électrique? Seules les différences de potentiel électrique sont mesurables, généralement avec un voltmètre.
Pourquoi les piles alcalines (AAA ou AA) sont-elles de 1,5V tandis que les rechargeables sont de 1,2V? Les piles primaires voient leur tension diminuer avec l’usage, partant de 1,5 volts et tombant à 1,2 volts, tandis que les piles secondaires fonctionnent de manière plus uniforme à 1,2 volts.
Quelles sont les tensions typiques pour les appareils domestiques? Les appareils domestiques utilisent des tensions variées, allant de 1,5V pour les piles non rechargeables à 110 – 120V pour les prises électriques en Amérique.
