Le Volt : Unité de Tension Électrique – Définition
Le volt, unité dérivée pour la tension électrique, la différence de potentiel électrique et la force électromotrice, est défini comme le potentiel électrique entre deux points d’un fil conducteur lorsqu’un courant électrique d’un ampère dissipe une puissance d’un watt entre ces points. Dans le Système International d’Unités (SI), le potentiel électrique est exprimé en joules par coulomb (J·C-1), ou volts (V). Cette unité doit son nom au physicien italien Alessandro Volta (1745–1827).
Compréhension du Volt
Un coulomb équivaut à 6,28 x 1018 (milliard, milliard) d’électrons. Par exemple, si un objet gagne un coulomb de charge négative, il acquiert 6 280 000 000 000 000 000 électrons supplémentaires. Le volt est aussi défini comme la différence de potentiel nécessaire pour qu’un coulomb de courant réalise un travail d’un joule. La tension est également définie de manière à ce que les objets chargés négativement soient 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 quantité de force nécessaire pour faire circuler un ampère de courant à travers une résistance d’un ohm.
Tensions Typiques
Pour comparer différents ordres de grandeur, la liste suivante décrit des niveaux de tension typiques :
- 1,5V (CC) – Tension à circuit ouvert commune pour les piles alcalines non rechargeables (par exemple, AAA, AA et C).
- 3,8V (CC) – La plupart des batteries de smartphones fonctionnent à 3,8 volts.
- 12V (CC) – Tension commune pour les batteries automobiles.
- 110 – 120V (CA) – La tension la plus courante dans les prises électriques domestiques en Amérique.
- 3kV – Tension nécessaire pour générer chaque 1mm d’arc électrique.
- 110kV – Tension dans les lignes de transmission électrique.
- 300 MV – Une décharge de foudre typique est d’environ 300 millions de volts.
Méthodes de Production de Tension
La tension électrique peut être produite par diverses méthodes :
- Électricité statique : souvent causée par l’effet triboélectrique.
- Électrochimie : réaction chimique provoquant le transfert d’électrons.
- Induction magnétique : rotation de bobines de fil à travers un champ magnétique stationnaire.
- Effet piézoélectrique : déformation de certains matériaux générant un transfert d’électrons.
- Thermoélectricité : chauffage de deux matériaux dissemblables jointifs causant un transfert d’électrons.
- Effet photoélectrique : émission d’électrons d’une matière lorsqu’elle est frappée par des photons.
- Émission thermoionique : libération d’électrons d’une surface chaude.
Analogie Hydraulique du Volt
L’analogie hydraulique, un outil pédagogique utile pour comprendre les circuits électriques, compare l’électricité à un fluide. La relation entre tension et courant, définie par la loi d’Ohm pour les dispositifs ohmiques, est semblable à l’équation de Hagen-Poiseuille en hydraulique. La tension est comparable à la différence de pression qui pousse l’eau à travers un tuyau. Dans ce modèle, la tension est mesurée en volts (V), équivalant à un pascal dans un circuit hydraulique.
FAQ
- 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’utilisation; elles partent de 1,5 volts pour descendre à 1,2 volts et moins.
- Quelles sont les tensions typiques pour les appareils domestiques ? 1,5V (CC) pour les piles, 3,8V (CC) pour les batteries de smartphones, 12V (CC) pour les batteries automobiles, 110 – 120V (CA) pour les prises électriques en Amérique.
