Le Langage Électrique

par Nick Gromicko
 

Afin d’effectuer des inspections électriques compétentes, les inspecteurs doivent comprendre les concepts électriques. Le but de cet article est de clarifier le vocabulaire et les concepts électriques élémentaires qui sont parfois confondus.

Les Unités de Mesure Électriques de Base

  • La Différence de Potentiel, ou Voltage, exprimée en volts (V), est la mesure de l’état électrique d’un point de l’espace. Si on utilise une analogie, on peut comparer la différence de potentiel à la pression de l’eau dans un tuyau de plomberie. Une forte « pression » ou voltage dans un conducteur électrique signifie que le conducteur est capable de fournir beaucoup d’électricité à l’utilisateur.

    Dans la plupart des logements aux États-Unis et au Canada, le courant est de 120 ou 240 volts, même si ces valeurs sont nominales et des variations considérables ont lieu. La plupart de l’équipement électrique moderne (mais pas tout) est conçu pour supporter de faibles variations et différences de tension. Par exemple, un appareil de 240V peut généralement supporter une tension de 216V sans soucis. L’équipement électronique sensible requiert parfois l’installation d’un stabilisateur de tension.

  • La Résistance Électrique, mesurée en Ohms (Ω), est la propriété d’un matériau à ralentir le passage d’un courant électrique. Tous les matériaux, sauf les supraconducteurs, ont une résistance au dessus de zéro. Les métaux ont beaucoup d’électrons libres; ainsi, ils ont une faible résistance et ils sont utilisés pour le câblage. Dans un circuit électrique, il est important que les câbles utilisés aient une résistance suffisamment faible pour correctement transférer la charge de courant nécessaire à une application donnée. Pour les applications haute puissance, des câbles épais sont requis car ils ont une faible résistance. Le filament d'une ampoule à incandescence a une forte résistance au courant électrique, ce qui le fait briller

    Afin de mieux comprendre, prenez les ampoules à incandescence. Thomas Edison ainsi que d’autres chercheurs de l’époque ont découvert que si la résistance dans un câble est suffisamment élevée, le câble chauffe et brille et produit de la lumière utilisable. Ils se sont servis de cette découverte pour créer l’ampoule à incandescence, dans laquelle un courant passe à travers un filament extrêmement résistant et ultra fin, ce qui le fait briller. A la différence des filaments d’ampoule, les fils de cuivre standard ont une résistance électrique faible. Cependant, même un fil de cuivre peut briller et démarrer un incendie si sa résistance est trop élevée pour le courant qui le traverse.

  • L’Ampère est la mesure du nombre d’électrons circulant dans la même direction le long d’un conducteur. Cette valeur, aussi connue sous le nom de courant, est proportionnelle au voltage appliqué et la résistance du matériau. Par exemple, si une ampoule est connectée à une batterie, le courant qui la traverse sera calculé grâce à I = V / R, où I est le courant, V est la différence de potentiel de la batterie et R est la résistance de l’ampoule. Cette règle est appelée la Loi d’Ohm. Dans un tel exemple, pour doubler la quantité de courant qui traverse l’ampoule, il faudrait doubler la différence de potentiel qui lui est appliquée. 

  • La Puissance est la mesure de la quantité d’énergie par unité de temps fournie par un système (ou l’énergie utilisée par seconde). Dans un système électrique, la puissance peut être calculée à l’aide de la formule P = VI. Grâce à cela, vous voyez le lien entre la différence de potentiel et le courant dans un système avec la quantité globale de puissance utilisée. L’unité en Watt (W) équivaut aux joules par secondes; ainsi, une Watt égale un joule par seconde.

Le Courant Alternatif et le Courant Continu

  • Le Courant Alternatif (CA) est presque universellement utilisé pour alimenter les logements. La tension appliquée à un circuit à CA change constamment, elle passe de zéro à un maximum puis à zéro dans un sens, et ensuite elle passe de zéro à un maximum puis à zéro dans l’autre sens. Du fait que la tension est la pression qui permet au courant de circuler, le courant va aussi passer de zéro à un maximum. Chaque changement complet de sens ou alternance, de zéro à un maximum puis à zéro, est appelé un hertz (Hz). On utilise l’abréviation Hz pour le Hertz et on se réfère parfois au cycle par seconde, tel qu’on peut le voir sur certains appareils électriques.
  • Le Courant Continu, lorsqu’on le trouve dans un logement, est le plus souvent sous forme d’énergie électrique stockée dans une batterie. Dans un circuit à CC, la tension et le sens d’application sont constants. La tension est déterminée en fonction du type et de la taille de la batterie. La direction du courant est, elle aussi, constante et, comme des les circuits à CA, la quantité de courant qui s’écoule dépend de la résistance. Les batteries convertissent l’énergie chimique en énergie électrique. L’énergie chimique peut se trouver sous forme liquide, telle que dans les batteries de voiture, ou sous forme sèche, telle que dans les piles de lampes-torche, de jouets et de lecteurs audio portables. Certaines batteries sont conçues pour être rechargées par une source de CC. La différence de potentiel de toutes les batteries et piles, à moins qu’elles ne soient rechargées, va progressivement décroitre. Le courant alternatif peut être transformé en courant continu lorsque cela est nécessaire. Cette conversion est effectuée par appareil appelé un redresseur de courant.  

Lequel des deux est dangereux : le voltage ou le courant?

Selon un adage Américain “It's not voltage that kills, it's current!" (Le voltage ne tue pas, le courant oui!). Ceci est en grande partie vrai. Cependant, si le voltage ne présentait aucun danger, personne ne prendrait la peine d’imprimer et d’afficher des panneaux lisant « DANGER – HAUTE TENSION !» C’est le courant électrique qui brûle les tissus, paralyse les muscles et entraine la fibrillation du cœur. Mais le courant électrique n’apparaît pas tout seul; il faut qu’il y ait suffisamment de tension pour déplacer les électrons à travers le corps d’une victime. L'électricité statique peut avoir un très fort voltage même si cela est rarement dangereux

Une tension élevée n’est pas en soi dangereuse. Frottez vos pieds sur un tapis en hiver, par temps sec, et vous chargerez votre corps de plusieurs milliers de volts. Si vous touchez du métal par la suite, la différence de potentiel de la décharge d’électricité statique qui en résultera sera bien plus élevée que celle d’un système électrique domestique classique, mais vous ne serez pas en danger car le courant n’est pas maintenu.

Le corps humain présente une résistance au courant. Les deux variables suivantes vont en partie déterminer si le choc électrique va causer ou non des dommages corporels :

  • la chimie individuelle de chaque corps humain. Certaines personnes sont très sensibles au courant, subissant des contractions musculaires involontaires à cause de chocs provenant de l’électricité statique. Alors que d’autres personnes entrent en contact avec de larges étincelles provenant d’une décharge d’électricité statique et les sentent à peine, ne souffrant pas de spasmes musculaires.
  • l’endroit où il y eu contact avec la peau, tel que de la main à la main, de la main au pied, du pied au pied, de la main au coude, etc. Un choc électrique qui passe d’une main à l’autre traversera le cœur et peut potentiellement conduire à un arrêt cardiaque. Si le même courant traverse une main seulement, il ne sera pas aussi dangereux. De plus, une main moite ou souffrant d’une blessure ouverte entrant en contact avec un fil offrira bien moins de résistance au courant qu’une main propre et sèche. La sueur et le sang sont riches en sels et en minéraux, ce qui fait d’eux d’excellents conducteurs.
En résumé, le vocabulaire électrique, tel que les volts, les ampères, les ohms et les watts, sert à décrire des phénomènes électriques distincts, même s’ils sont tous interdépendants.
 
 

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