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Loi D'Ohm

Loi d'Ohm

La loi d'Ohm est une loi physique concernant l'électricité.

Point de vu macroscopique

En courant continu

La différence de potentiel ou tension en volts V aux bornes d'un consommateur de résistance R est proportionnelle à l'intensité du courant électrique qui le traverse.
image:vir.png
Schématisation de la Loi d'Ohm
:V = R.I \, On peut en déduire:
- I= \frac V R
- R= \frac V I La résistance s'exprime en ohm. Cette loi porte le nom de Georg Ohm qui a travaillé sur le comportement des conducteurs métalliques. Elle s'applique de manière satisfaisante aux conducteurs métalliques thermostatés, c'est-à-dire maintenue à une température constante. Lorsque la température change, la valeur de la résistance change également de manière plus ou moins simple ce qui impose d'introduire des termes correctifs. Par convention on conserve la loi et on introduit les termes correctifs dans la valeur de la résistance du conducteur.

En courant alternatif

La loi précédente se généralise au cas des courants sinusoïdaux en utilisant les notations complexes. On note \underline,\underline la tension et le courant complexes. La loi d'Ohm s'écrit alors : :\underline=\underline.\underline Avec \underline.\, : impédance complexe du dipôle considéré qui peut être constitué de dipôles linéaires (résistances, condensateurs et inductances).

Point de vue local (mésoscopique)

Enoncé de la loi d'Ohm locale

D'un point de vue local, i.e. mésoscopique, la loi (locale) d'Ohm s'énonce en disant que la mobilité des porteurs de charge est indépendante de ||\vec||. Ce qui formellement nous donne en notant u la mobilité, on a \vec=u\vec, donc le vecteur densité de courant, \vec, vaut : \vec=qn\vec=qnu\vec Posons : \sigma = qnu dite la conductivité électrique du matériau. On a alors la loi locale d'Ohm pour un seul porteur : \vec=\sigma \vec Si plusieurs porteurs : \vec= \sum_k n_k q_k \vec_k or \vec_k=u_k \vec donc \vec= \left [\sum_k n_k q_k u_k \right ] \vec on pose alors \sigma = \sum_k n_k q_k u_k Voir aussi Loi de Nernst-Einstein.

Rapport avec la loi d'Ohm macroscopique : définition de la résistance

Considérons une portion de conducteur d'un point A à un point B et de section droite S, on a alors la différence de potentiel qui vaut : V_A-V_B = \int_^ \vec.d\vec et l'intensité : i=\int \int_S \vec.d\vec = \int \int_S \sigma \vec.d\vec = \sigma \int \int_S \vec.d\vec Multiplions par une constante la différence de potentiel V_A-V_B alors les conditions aux limites sont inchangées ainsi que les lignes de champ de \vec, et l'expression \int \int_S \vec.d\vec est multipliée par la même constante, par conséquent le rapport : \frac est indépendant de cette constante, c'est une "constante" (il dépend quand même de divers paramètres tel la température) appellée résistance électrique et notée R. R=\frac=\frac Cette formule permet de calculer la résistance de diverses géométries de matériaux (filiforme, cylindrique, sphérique,...).

Liens externes


- [http://www.elektrotechnik-fachwissen.de/php/fr-aufgabenaufruf.php Exercices loi d'Ohm]

Voir aussi


- Électricité
- Lois de Kirchhoff (loi des mailles et loi des nœuds)
- Principe de superposition
- Théorème de Thévenin
- Théorème de Norton
- Théorème de Millman Catégorie:Électricité catégorie:électromagnétisme Ohm ja:オームの法則 ko:옴의 법칙

Différence de potentiel

ko:전위 ja:電位 catégorie:électromagnétismeCatégorie:Quantité physique

Généralités

Le potentiel électrique est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de l'espace. Son unité est le volt . On observe un courant d'eau dans une rivière:
C'est la différence d'altitude entre deux points du lit de la rivière : :G(a,b)=Z(a)-Z(b) \, qui fait qu'un courant existe entre ces deux points. L'altitude Z est un potentiel gravitationnel (on connaît l'énergie potentielle liée à l'altitude). D'où l'analogie entre la dénivellation géographique et la différence de potentiel électrique appelée également tension et notée U. La différence de potentiel ou tension est une valeur algébrique pouvant être positive, négative ou nulle. On la représente sur les schémas électriques par une flèche allant d'un point B vers un point A lorsqu'on veut représenter le potentiel du point A par rapport à celui du point B. U(a,b)=V(a)-V(b) \,. Sa mesure s'effectue en physique comme en biologie grâce à un voltmètre ou d'un oscilloscope qui sont toujours placés en dérivation ou parallèle, par rapport au circuit ou à l'objet bipolaire à mesurer. Le potentiel est toujours défini à une constante près. En électricité il est fréquent que l'on prenne comme référence des potentiels (le potentiel qui sert de zéro) le potentiel de la terre (que l'on abrège par terre) mais cela n'est pas une obligation. Quel que soit le choix opéré, le point de référence dans le circuit dont le potentiel est fixé à 0 volt et il est appelé point froid. Selon les dispositifs il peut être relié soit à la masse (carcasse métallique du dispositif), soit à la terre, soit au deux. Pour des explications plus pratiques concernant la notion de potentiel électrique, on se référera à l'article tension.

Formules

Le potentiel électrique en un point de l'espace est un concept du domaine de l'électricité. Il est défini à partir de la distribution des charges électriques dans l'espace à l'aide de l'application de la formule de Coulomb à une distribution volumique de charge et en utilisant le principe de superposition : : V_1(x_2,y_2,z_2) = \frac\int \int\int\frac dx_1dy_1dz_1 où : \vec_= \vec_2-\vec_1 et où \rho \, est la densité de charge en 1 (autour du point 1 il y a une charge \rho dx_1dy_1dz_1 \,dans le volume dv = dx_1dy_1dz_1 \,) Le champ électrique qui dérive de ce potentiel est alors donné par la formule suivante : : \vec_1(x_2,y_2,z_2) = \frac\int \int\int\frac dx_1dy_1dz_1 Inversement, la connaissance du champ électrique en un point permet le calcul du potentiel dont il découle : :V = - \int_s \vec \cdot \vec où V \, est le potentiel électrique, et dl \,est l'élément d'intégration. : \mathbf = -\vecV = -\frac \vec-\frac \vec-\frac \vec

Cas particulier

Le potentiel électrique crée par une charge ponctuelle dans l'espace qui l'environne est : : V = \frac où q est la charge ponctuelle, r est le vecteur de position du point où l'on calcule le champs et rq est le vecteur position de la charge pontuelle. Comme mathématiquement : :\vec(\frac) =\vec\nabla (\frac) = -\frac \; On retrouve pour une distribution de charges quelconques : :\phi V =\frac \int \frac d\,V où \rho \, est la densité de charge en fonction de la position et r est la distance de l'élément de volume dV. Noter que V est un scalaire . Voir aussi : Tension

Tension

Catégorie:Électricité Catégorie:Électrotechnique Catégorie:Électricité La tension est une force d'extension.

Électricité

La tension électrique est la différence de potentiel électrique (DDP) entre deux points d'un circuit électrique. Elle est mesurée en volts « V » et son symbole normalisé est U (plus rarement V car on essaie de réserver cette lettre pour les potentiels). Si dans un circuit électrique constitué d'élément de résistance non nulle il existe un courant électrique, alors il y a forcement dans ce circuit un générateur qui délivre une tension à ses bornes. En fonction de l'intervalle auquel appartient sa valeur efficace, une tension peut être classée selon la nomenclature ci-dessous :
- Voir aussi : Champ électrique,

Médecine


- Tension nerveuse
- Tension sanguine
- Tension oculaire

Physique


- Tension d'un cable ko:장력

Georg Ohm

Georg Simon Ohm, (16 mars, 1787 - 7 juillet, 1854), physicien allemand, né à Erlangen et a étudié à cette même université. Il devient professeur de mathématiques à l'université jésuite de Cologne en 1817 et à l'école polytechnique de Nuremberg en 1833, et en 1852 devient professeur de physique expérimentale à l'université de Munich, où il décéda. Ces écrits sont nombreux. Le plus important a été son pamphlet publié à Berlin en 1827, avec le titre Die galvanische Kette mathematisch bearbeitet. Ce travail, dont les prémices apparurent pendant les deux années précédentes dans les journaux de Schweigger et Poggendorff, a exercé une importante influence sur le développement de la théorie et les applications du courant électrique. Son nom a été introduit dans la terminologie de l'électricité dans la loi d'ohm qui est la proportionnalité entre l'intensité et de la tension dans une résistance, et adopté comme l'unité internationale SI de la résistance électrique, l'ohm (symbole Ω). La Royal Society lui décerne la médaille Copley en 1841.

Voir aussi :

Articles connexes


- Physiciens célèbres

Lien externe


- [http://gallica.bnf.fr/scripts/ConsultationTout.exe?E=0&O=N095177 Théorie mathématique des courants électriques, Georg Simon Ohm ; traduction, préface et notes de Jean-Mothée Gaugain] ---- Ohm, Georg Ohm, Georg Ohm, Georg ja:ゲオルク・オーム ko:게오르크 옴

Sinus


- Sinus (anatomie)
- Sinus (mathématique)

Condensateur

Un condensateur est un dispositif quelconque pouvant emmagasiner une charge électrique ; ainsi, deux conducteurs (fils) électriques parallèles forment un « condensateur ». Condensateur peut également être employé comme synonyme de condenseur. condenseur

Composant électrique ou électronique

Le mot condensateur peut désigner spécifiquement un composant électrique ou électronique conçu pour pouvoir emmagasiner une charge électrique importante sous un faible volume ; il constitue ainsi un véritable accumulateur d'énergie. Leyde construisit le premier condensateur : la bouteille de Leyde.
- Un condensateur est constitué fondamentalement de deux conducteurs électriques ou armatures très proches l'un de l'autre, mais séparés par un isolant ou diélectrique. :La charge électrique emmagasinée par un condensateur est proportionnelle à la tension appliquée entre ses 2 armatures. Aussi, un tel composant est-il principalement caractérisé par sa capacité, rapport entre sa charge et la tension. :La capacité électrique d'un condensateur se détermine essentiellement en fonction de la géométrie des armatures et de la nature du ou des isolants ; la formule simplifiée suivante est souvent utilisée pour estimer sa valeur : C = \epsilon :avec S : surface des armatures en regard, e distance entre les armatures et ε la permittivité du diélectrique.
- L'unité de base de capacité électrique, le farad représente une capacité très élevée, rarement atteinte (à l'exception des super-condensateurs) ; ainsi, de très petits condensateurs peuvent avoir des capacités de l'ordre d'1 picofarad.
- Une des caractéristiques des condensateurs est leur tension de service, qui dépend de la nature et de l'épaisseur de l'isolant entrant dans leur constitution. Un dépassement, même bref, de cette tension de service peut entraîner un claquage irrémédiable de l'isolant (décharge électrique destructrice à travers l'isolant). :La recherche de la plus forte capacité pour les plus faibles volume et coût de fabrication conduit à réduire autant que possible l'épaisseur d'isolant entre les deux armatures ; comme la tension de claquage diminue également dans la même proportion, il y a souvent avantage à retenir les meilleurs isolants. claquage

Les différentes catégories de condensateurs

De nombreuses techniques, souvent à base de chimie, ont permis d'améliorer sensiblement les performances des condensateurs.
- Les condensateurs non polarisés, souvent de plus faible valeur (nF ou µF) sont le plus souvent de technologie « mylar » ou « céramique »
- Les condensateurs dits polarisés sont sensibles à la polarité du courant électrique qui leur est appliqué : ils ont une borne négative et une positive. Ce sont les condensateurs de technologie « chimique » et « tantale ». Une erreur de branchement ou une inversion accidentelle de la tension conduit généralement à leur destruction, qui peut être très brutale, voire explosive ;
- Les super-condensateurs (ultracapacitor) non polarisés ont une énorme capacité mais une faible tenue en tension (2,5 V par élément). Ils ont été développé suite aux recherches effectuées pour améliorer les accumulateurs. La capacité qui peut dépasser la centaine de Farad est obtenue grâce à l'immense surface développée d'électrodes sur support de charbon actif.

Séries de valeurs normales

La liste des valeurs disponibles est définie par la norme CEI 60063.

Calcul des circuits comportant un ou des condensateur(s)

L'intensité qui traverse un condensateur ne dépend pas directement de la tension à ses bornes, mais de la variation de cette tension. Ainsi, on écrit généralement l'équation (en convention récepteur, q étant la charge de l'armature sur laquelle arrive i ):
i= \frac \,
q étant la charge de l'armature en coulomb.
q= C \cdot u \,
i= C \cdot \frac \,
C étant la capacité du condensateur en farad. On peut ainsi en déduire l'impédance du condensateur alimenté par une tension fonction sinusoïdale du temps :
Z = = \,
La transformation complexe appliquée à la tension et à l'intensité permet de déterminer l'impédance complexe :
\underline Z = \frac = = -\frac\,
Ces relations montrent bien qu'un condensateur se comporte comme un circuit ouvert (impédance infinie) pour une tension continue et tend à se comporter comme un court-circuit (impédance nulle) pour les hautes fréquences. Pour ces raisons, ils sont utilisés pour réaliser des filtres, parfois en association avec des inductances.

Puissance consommée

La puissance consommée est égale à :
P = u \cdot i = u \cdot C \frac \,
En utilisant la transformation mathématique suivante :
\frac =u \cdot \frac + \frac\cdot u = 2 \frac\cdot u \,
on obtient la relation :
P = \frac \cdot C \frac \,
La puissance instantanée reçue par un condensateur est liée à la variation du carré de la tension à ses bornes : si celui ci augmente, le condensateur consomme (absorbe) de la puissance. Il en fournit (en restitue) dans le cas contraire. L'énergie échangée entre 2 instants ti et tf vaut :
W = \frac \cdot C (u^2_-u^2_) \,
Il en résulte qu'il est difficile de faire varier rapidement la tension aux bornes d'un condensateur et ceci d'autant plus que la valeur de sa capacité sera élevée. Cette propriété est souvent utilisée pour supprimer des variations de tension non désirées (filtrage).

Lois d'association

Association en parallèle

Lorsque deux condensateurs sont placés en parallèle, donc soumis à la même tension, le courant à travers cet ensemble est la somme des courants à travers chacun des condensateurs. Ceci a pour conséquence que la charge électrique totale stockée par cet ensemble est la somme des charges stockées par chacun des condensateurs qui le composent :
Q = Q_1 + Q_2 = C_1 U + C_2 U = (C_1 + C_2) U = C_ U \,
donc :
C_ = (C_1 + C_2) \,
Ce raisonnement est généralisable à n condensateurs en parallèle. Le condensateur équivalent à n condensateurs en parallèle a pour capacité la somme des capacités des n condensateurs considérés. Précaution : La tension maximale que peut supporter l'ensemble est celle du condensateur dont la tension maximale est la plus faible.

Association en série

Lorsque deux condensateurs sont en série, donc soumis au même courant, il en résulte que la charge stockée par chacun d'eux est identique.
Q = Q_1 = Q_2 = C_1 U_1 = C_2 U_2 = C_ U \,
ou
U = \frac = U_1 + U_2 = \frac + \frac \,
d'où
\frac = \frac + \frac \,
Ce raisonnement étant généralisable à n condensateurs, on en déduit : Le condensateur équivalent à n condensateurs en série a pour inverse de sa capacité la somme des inverses des capacités des n condensateurs considérés. Remarque : Cette association est généralement une association de n condensateurs identiques ayant pour but d'obtenir un ensemble dont la tension maximale qu'il peut supporter est égale à n fois celle des condensateurs utilisés, ceci au prix d'une division de la capacité par n.

Voir aussi


- Supercondensateur catégorie:composant électronique catégorie:composant passif catégorie:électrotechnique ja:コンデンサ th:ตัวเก็บประจุ

Inductance

Catégorie:électronique Catégorie:électrotechnique Catégorie:Composant électronique L'inductance d’un circuit électrique est un coefficient qui traduit le fait qu’un courant traversant le circuit crée un flux d’induction. L’inductance est égale au quotient de ce flux par l’intensité de ce courant. L’unité de l’inductance est le Henry (H). Par extension, on désigne par inductance tout circuit électrique ou dipôle électrique qui par sa construction a une certaine valeur d’inductance (grandeur physique). Ces dipôles sont généralement des bobines, souvent appelées inductances ou self par abus de langage (ou métonymie) comme pour la résistance. =Inductance propre= En anglais self inductance qui a donné le mot self
Tout déplacement de charges électriques crée un champ magnétique H et une induction magnétique B avec la relation \vec = \mu \vec où \mu est la susceptibilité magnétique du matériau dans lequel règne les champs. D'une manière générale, \mu est un tenseur. Elle se réduit à un nombre réel constant dans le cas d'un matériau isotrope, homogène et linéaire. A l'utilisation, il est fréquent de dire qu'une inductance s'oppose aux variations brutales de courant. La surface circonscrite par un circuit électrique parcouru par un courant I va donc être traversé par le flux de ce champ magnétique (appelé également flux d’induction) Φ. L’inductance L du circuit électrique est alors définie comme le rapport entre le flux embrassé par le circuit et le courant :
:L = \frac \,
Pour les matériaux magnétiques non linéaires, cette définition est encore valable, mais dans ce cas L n'est plus une constante. On peut également définir une " inductance différentielle " donnée par :
:Ld = \frac \,. Pour un matériau linéaire l'inductance différentielle est rigoureusement égale à l'inductance L . Pour un matériau non linéaire, l'inductance différentielle est inférieure à l'inductance L dans la zone de saturation. Une partie du flux d’induction produit par le courant traverse le câble lui-même. Il convient donc de distinguer l’inductance externe et l’inductance interne d’un circuit. L’inductance interne d’un câble diminue lorsque la fréquence du courant augmente à cause de l’effet pelliculaire ou effet de peau. =Inductance mutuelle= Lorsqu’un circuit 1 traversé par un courant noté i_1 \,, produit un champ magnétique à travers un circuit 2, on peut écrire :
:M_ = \frac \, La valeur de cette mutuelle inductance dépend des deux circuits en présence (caractéristiques géomètriques, nombre de spires) mais aussi de leur position relative : éloignement et orientation. =Le dipôle « Inductance », ou bobine= Son symbole dans les schémas est L. Une inductance L est un dipôle tel que : : u = L \frac \, Cette relation vient de l’expression du flux du champ magnétique et de la loi de Faraday qui seront vues en magnétostatique : : u =\frac \, et de \Phi= L \cdot i \, Cette équation montre que l’intensité du courant traversant une inductance ne peut pas subir de discontinuité, cela correspondrait en effet à une tension infinie à ses bornes, donc à une puissance infinie.

Puissance emmagasinée

La puissance emmagasinée est égale à :P = u \cdot i = L \frac \cdot i\, En utilisant la transformation mathématique suivante : : \frac =i \cdot \frac + \frac\cdot i = 2 \frac\cdot i \, on obtient la relation : :P = \frac \cdot L \frac \, la puissance instantanée emmagasinée par une inductance est liée à la variation du carré de l’intensité qui la traverse : si celui ci augmente, l’inductance emmagasine de l'énergie. Elle en restitue dans le cas contraire. L’énergie échangée entre 2 instants ti et tf vaut : :W = \frac \cdot L (i^2_-i^2_) \, Il en résulte qu’il est difficile de faire varier rapidement le courant qui circule dans une bobine et ceci d’autant plus que la valeur de son inductance sera grande. Cette propriété est souvent utilisée pour supprimer de petites variations de courant non désirées. (L’effet de l’inductance face aux variations du courant est analogue en mécanique à l’effet de la masse face aux variations de la vitesse : quand on veut augmenter la vitesse il faut fournir de l’énergie cinétique et ceci d’autant plus que la masse est grande. quand on veut freiner, il faut récupérer cette énergie. Débrancher une bobine parcourue par une intensité, c’est un peu arrêter une voiture en l’envoyant contre un mur.)

Précaution d’emploi

Il ne faut pas dépasser en valeur instantanée la valeur maximale de l’intensité prescrite par le constructeur. En cas de dépassement, même très bref, on risque de « saturer » le circuit magnétique, ce qui provoque une diminution brutale de la valeur de l’inductance pouvant entraîner une surintensité.

Puissance en régime sinusoïdal

Une inductance idéale (dont la résistance est nulle) ne consomme pas de puissance active. En revanche, il y a stockage ou restitution d’énergie par la bobine lors des variations de l'intensité du courant.

Impédance

A chaque instant

\frac = \frac. On a u(t) = U\sqrt\sin(\omega t) et i(t) = I\sqrt\sin(\omega t - \varphi). \frac = \frac\sqrt\sin(\omega t) Donc i(t) = \left(\frac\sqrt\right)\left(-\frac\cos(\omega t)\right) = \frac\sqrt(-\cos(\omega t)) On obtient finalement: i(t) = \frac\sqrt\sin\left(\omega t -\frac\right) = I\sqrt\sin(\omega t - \varphi). Donc: I = \frac.
- Loi d'Ohm en valeurs efficaces: U = L\omega I = ZI \Leftrightarrow Z = L\omega = 2\pi Lf avec Z en Ohms, L en Henrys, \omega en rad/s et f en Hz.
- En continu, f = 0: une bobine parfaite de comporte comme un court-circuit (en effet: Z = 0 \Rightarrow U = 0\cdot I = 0[V]). circuit magnétique

En complexes

\underline=\underline\,\underline avec
- \underline = [U, 0]
- \underline = [I = \frac, -\frac rad] D'où: |\underline| = Z = \frac = L\omega; et Arg(\underline) = \varphi = \frac On en déduit que \underline = \mathbfL\omega avec \underline imaginaire pur de la forme \underline = \mathbfX et X = L\omega > 0.

Vecteur densité de courant

catégorie:électromagnétisme

Définition

On notant i le courant électrique dans une portion de conducteur, et soit d\vec un vecteur élément de surface d'une section droite de ce conducteur, on pose : \vec le vecteur densité de courant tel que di = \vec.d\vec. On a alors i = \int \int_S \vec.d\vec. Le signe de i est alors lié à l'orientation de la surface S.

Expression de \vec

On montre du fait que i=\frac que dans le cas où il n'y a qu'un seul type de porteur (électron par exemple) on a : \vec=qn<\vec> où q est la charge d'un porteur, n la densité volume des porteur (nombre de porteurs par unité de volume) et <\vec> le vecteur vitesse moyen des porteurs. dans le cas où il y a plusieurs types de porteurs (solution électrolytique par exemple) on aura : \vec=\sum_k q_k n_k <\vec>_k A noter que <\vec>_k dépend des autres porteurs de charges.

vecteur densité de courant surfacique \vec_S

Supposons qu'une dimension du conducteur soit faible devant les autres, on aura alors une "feuille" d'épaisseur e négligeable, alors : i = \int \int_S \vec.d\vec = \int (\int_^ \vec dy)dx \vec, on posera alors : \vec_S = \int_^ \vec dy alors i = \int \vec_S dx . \vec

Électricité

Électricité est un mot provenant du grec élecktron signifiant ambre jaune. Les anciens Grecs avaient découvert : qu’en frottant l’ambre jaune, celle-ci produisait une attirance sur d’autres objets et, parfois des étincelles. Ils ont donc appelé cette force électricité, sous cette forme elle est dite « statique ». L’électricité est une manifestation énergétique due aux différentes charges de la matière. La charge électrique est une des propriétés de la matière, celle-ci respecte une loi de conservation. Il y a deux types de charges électriques :
- La charge positive : qui est engendrée par les protons, les positrons et les trous d’électron.
- La charge négative : elle est due aux électrons. Par expérience on démontre que des objets porteurs de charges identiques se repoussent et, que ceux porteurs de charges opposées s’attirent. Charles de Coulomb en a déduit la loi de Coulomb, qui décrit quantitativement la force d’attraction ou de répulsion provoquée par les charges électriques. L’unité de charge du système international (SI) est le coulomb.

Histoire de l'électricité

Vers l’an -600, Thalès de Milet rapporte dans ses écrits des expériences sur l'électricité. Il s'agit de l'électricité statique qui est produite en frottant de l’ambre avec de la laine ou des peaux. Au , William Gilbert, médecin de la reine d’Angleterre, donne le nom d’électricité au phénomène. En 1752, Benjamin Franklin démontre que la foudre est un phénomène dû à l'électricité. En 1799, Alessandro Volta invente la pile électrique en empilant alternativement des disques de métaux différents (cuivre, zinc) séparés par des disques de feutre imbibés d’acide. En 1820, Hans Christian Orsted découvre la relation entre électricité et magnétisme, dont les lois seront décrites par André Marie Ampère, Michael Faraday, Jean-Baptiste Biot et Félix Savart, pour être finalement mise en forme par James Clerk Maxwell. En 1897, Joseph John Thomson démontre l'existence et le rôle de l’électron.

Analogie électrohydraulique

Dans la pratique, l’électricité est désignée comme courant électrique. Par analogie avec l’eau circulant dans des tuyaux, l’électricité circule dans des conducteurs (fils). Cette analogie peut aider à comprendre les notions de :
- Courant ou intensité du courant électrique, souvent notée I, mesurée en ampères [A] (débit d'eau dans le tuyau)
- Tension ou différence de potentiel, notée U, exprimée en volts [V] (différence de pression entre deux points du circuit d'eau)
- Résistance, notée R, exprimée en ohms [Ω], qui est la faculté de freiner plus ou moins le passage du courant (écrasement ou chicane dans le tuyau) Précisions et développements de l'analogie hydraulique pour U, R et I, mais aussi les sources de tension (continue ou alternative), les points de masse, les condensateurs et les inductances : [http://www.electrons.ch/hydraulique.htm Analogie hydraulique]

Convention et pratique

Dans la convention dite « récepteur », le courant électrique circule du pôle positif vers le pôle négatif. Ce sens s'entend en dehors des générateurs d’électricité donc dans les câbles d’alimentation et les appareils. Ceci est indépendant du sens de circulation des particules portant les charges. Ainsi, dans la convention récepteur, cations et trous d'électrons se déplacent dans le sens du courant, tandis que les électrons et les anions se déplacent en sens inverse du courant. Dans la convention dite « générateur », utilisée pour décrire l'intérieur des générateurs de courant, le courant est au contraire orienté du moins vers le plus.

Vitesse de l’électricité

Le sujet de la vitesse de l’électricité n’est pas aussi évident qu’il ne paraît. Il faut distinguer deux phénomènes : # la vitesse de l’information, # la vitesse des charges. La vitesse de l’information : correspond à la vitesse de mise en marche des l’électrons (ou porteurs de charge). Pour illustrer cette différence, prenons l’image d’une file d'automobiles arrêtées à un feu rouge. Lorsque le feu passe au vert, la première voiture démarre, puis une seconde après la deuxième voiture démarre, encore une seconde et c'est la troisième qui bouge… Si on estime qu’il y a une voiture tous les 4 mètres, on voit que l’information se déplace à une vitesse de 4 m/s. Cette vitesse est très différente de la vitesse d'une automobile qui démarre soit environ 1 km/h, représentant 0.28 m/s.

Vitesse de l'information

Pour le courant électrique, la vitesse de l’information est la vitesse de la lumière dans le milieu, soit environ 226 000 km/s dans l’eau (courant électrique dans une solution saline) et 273 000 km/s dans le cuivre (courant électrique dans un fil). Autant dire qu'un électron démarre et atteint sa vitesse de croisière instantanément, par contre il n'accélère plus ensuite. Lorsqu'on ferme l’interrupteur, on crée un champ électrique. Cette variation de champ électrique se propage à l'appareil alimenté. Ainsi, dans le cas d’une ampoule reliée à un interrupteur par un fil de cuivre de 10 m, l’ampoule s’allume 4.10-8 secondes après la fermeture de l’interrupteur (40 ns ou encore quatre centièmes de millionième de seconde).

Vitesse de déplacement des charges

Les charges, elles, se déplacent beaucoup plus lentement, environ 60 cm par heure dans un fil de cuivre. Ainsi, lorsqu’on allume la lumière, ce n’est pas un flot d'électrons sortant du générateur qui suit le fil, passe par l’interrupteur, par l’ampoule et finit par retourner au générateur. En fait, le courant domestique étant alternatif (50 ou 60 Hz selon les pays), les électrons font des allers-retours 50 ou 60 fois par seconde (ils ne bougent quasiment pas). Les électrons sont les maillons d’une chaîne reliant la centrale électrique et l’ampoule des deux côtés ; quand on tire une charge avec une chaîne, le maillon que la main tient ne rencontre jamais la charge, d'autant plus si on inverse régulièrement le sens de traction.

Les différents domaines de l’électricité

L’électricité fait partie d’une discipline plus vaste, l’électromagnétisme, qui regroupe les phénomènes électriques et magnétiques suivants :
- L’électrostatique : Les systèmes de charges électriques à l’équilibre ;
- La magnétostatique : Les phénomènes créés par un champ magnétique statique ;
- L’électrocinétique : Les courants électriques sans les phénomènes magnétiques ;
- L'électrodynamique : Les interactions dynamique entre courants électriques ;
  - L’électronique : L'utilisation de tension, de courants généralement faibles et de phénomènes quantiques. L’électronique sert essentiellement pour le transfert, le contrôle et le traitement de l’information ;
  - L’électrotechnique : L’utilisation de tensions, de courants moyens à forts pour des applications domestiques et industrielles (chauffage, transformateurs, moteurs électriques, électrolyse, électroménager, distribution, automatisation, ...) ;
  - La radioélectricité : Les transmissions par ondes électromagnétique.

Phénomènes électriques naturels

La cohésion des atomes de la matière fait intervenir des interactions électriques dans toute la matière. Les cristaux ioniques (sels) en sont un exemple spectaculaire. En général, il s’agit de phénomènes ni très visibles, ni évidents, mais ils sont fondamentaux ; les forces électromagnétiques et électrofaibles font partie des interactions fondamentales qui structurent tout l’univers.
- Les circulations de charge interviennent dans de nombreux phénomènes naturels, et notamment dans les réactions d’oxydo-réduction comme la combustion.
- La bioélectricité est un domaine de la physiologie concernant la maîtrise de l’électricité chez les organismes vivants. Exemple :
  - La sensibilité du requin au champ électrique, ou la production d’électricité par l’anguille et par certains poissons.
  - L’influx nerveux (transmission de l’information par les nerfs) est un phénomène électrique (propagation d’une variation de tension par polarisation/dépolarisation de la membrane des neurones).
- Le champ électromagnétique terrestre est créé par des courants électriques circulant dans le noyau de notre planète.
- La triboélectricité, ou électricité statique, résulte de la friction entre matériaux naturels ou artificiels.
  - Le phénomène naturel électrique et particulièrement triboélectrique le plus spectaculaire est la foudre. C’est une décharge électrique de très forte puissance, résultant des charges électriques accumulées par les nuages d’orages.

Phénomènes électriques parasites

Les bruits électromagnétiques et radioélectriques sont le résultat de tous les courants électriques induisant une multitude de champs et signaux parasites.
(cf. [http://stielec.ac-aix-marseille.fr/cours/abati/cem.htm La compatibilité électromagnétique])

Les applications humaines


- L'électrotechnique : applications domestiques et industrielles (production, transformation, transport/distribution et utilisation) :
  - La génération de l’électricité dans les centrales électriques ;
  - L’éclairage, le chauffage, la climatisation ;
  - Les moteurs électriques ;
  - L’électrolyse et ses dérivés, le stockage d’électricité : Batterie d'accumulateur.
- L’électronique : applications des techniques issue des recherches en électronique :
  - Le téléphone, la radiodiffusion, la télévision, la sonorisation ;
  - L’informatique, les automates, les communications numériques (internet, réseaux).
- Les applications médicales et thérapeutiques :
  - Les systèmes d’exploration interne (radiographie, scanner, résonance magnétique, endoscopie) ;
  - Les thérapies (radiothérapie, électropuncture, stimulateur cardiaque, prothèse).

La production d'électricité

La méthode la plus courante pour produire de grandes quantités d'électricité est d'utiliser un générateur, convertissant une énergie mécanique en une tension alternative. D'une manière générale la source n'est pas forcément mécanique. Cette énergie d'origine est la plupart du temps obtenue à partir d'une source de chaleur, issue elle-même d'une énergie naturelle, telles les énergies fossiles, pétrole, nucléaires ou une énergie renouvelable l'énergie solaire. On peut également directement utiliser une énergie mécanique, l'énergie hydraulique ou l'énergie éolienne.

Les métiers de l’électricité


- Ingénieur en électrotechnique.
- Dessinateur électrotech.
- Électrotechnicien
- Électricien : (bâtiment, industrie, tertiaire, marine, aéronautique)
  - Bobineur
  - Câbleur
  - Tireur de câbles

Notes

L’eau a un indice de réfraction de 1,33 et le cuivre de 1,1

Voir aussi


- de Wimshurst
- Production d'électricité
- Prise électrique
- Réseau électrique
- Triboélectricité

Liens externes


- [http://www.inrp.fr/lamap/scientifique/electricite/idees_recues/accueil.html Idées reçues sur l'électricité], Institut national de recherche pédagogique (INRP)
- [ftp://ftp2.surrealiste.org/surrealiste/livres/elec-propre.pdf Produire son électricité propre] (dossier surrealiste.org)
- Catégorie:Électromagnétisme ja:電気 ko:전기 simple:Electricity

Lois de Kirchhoff

Les lois de Kirchhoff expriment la conservation de l'énergie et de la charge dans un circuit électrique. Elles furent établies en 1845 par Gustav Kirchhoff. Dans un circuit complexe comme celui de la figure ci-contre, il est possible de calculer les différences de potentiel aux bornes de chaque résistance et l'intensité du courant continu dans chaque branche de circuit en appliquant les deux lois de Kirchhoff, qui découlent de la loi d'Ohm : la loi des mailles et la loi des nœuds.

Première loi de Kirchhoff : Loi des nœuds

La somme algébrique des intensités des courants qui entrent par un nœud est égale à la somme algébrique des intensités des courants qui en sortent. Les intensités des courants sont des grandeurs algébriques (positives ou négatives). Sur la figure on a représenté le sens (choisi arbitrairement) des courants entrant ou sortant du nœud A. On a donc : I1 + I2 = I3

Deuxième loi de Kirchhoff : Loi des mailles

Dans une maille quelconque d'un réseau, la somme algébrique des forces électromotrices (positives) et forces contre-électromotrices (négatives) est égale à la somme algébrique des différences de potentiel aux bornes des résistances. Le sens de parcours du courant dans la maille est choisi d'abord arbitrairement, les différences de potentiel aux bornes des résistances parcourues par un courant circulant dans le sens de parcours choisi sont affectées du signe positif. Sur la figure on a représenté le sens (arbitraire) de parcours du courant dans la maille ABC.

Voir aussi


- Loi d'Ohm
- Principe de superposition
- Théorème de Thévenin
- Théorème de Norton
- Théorème de Millman
- Diviseurs de tension et de courant catégorie:électricité Kirchhoff ja:キルヒホッフの法則

Principe de superposition

catégorie:Physique Dans le cas des circuits électriques composés exclusivement d'éléments linéaires (résistances, capacités, inductances, générateurs de tension ou de courant indépendants ou dépendant linéairement d'un courant, d'une tension...), la réponse dans une branche est égale à la somme des réponses par chaque générateur indépendant pris isolément, en inactivant tous les autres générateurs indépendants (générateurs de tension remplacés par des fils et générateurs de courants par des interrupteurs ouverts). ---- En mécanique quantique, les particules atomiques peuvent exister dans plusieurs états superposés et simultanés. (par exemple un électron qui peut se trouver en deux endroits à la fois, ou un photon qui passe par les deux fentes de Young en même temps.) ----

Voir aussi


- Électricité :
  - Loi d'Ohm
  - Lois de Kirchhoff
  - Théorème de Thévenin
  - Théorème de Norton
  - Théorème de Millman

Théorème de Norton

Le Théorème de Norton pour les réseaux électrique établit que tout circuit résistif est équivalent à une source de courant idéale I, en parallèle avec une simple résistance R. Le théorème s'applique à toutes les impédances, pas uniquement aux résistances. L'énoncé de ce théorème a été publié en 1926 par l'ingénieur Edward Lawry Norton (1898-1983). Communément:
- Le courant de Norton est le courant entre les bornes de la charge lorsque celle-ci est court-circuitée, d'ou Ic = I (court-circuit)
- La résistance de Norton est celle mesurée entre les bornes de la charge lorsque celle-ci est déconnectée avec les sources de courant par un circuit ouvert et les sources de tensions par un court-circuit. On note que Rn = Rthevenin, avec Rthevenin la résistance de Thévenin.

Voir aussi


- Électricité
- Théorème de Thévenin
- Loi d'Ohm
- Lois de Kirchhoff (loi des mailles et loi des nœuds)
- Principe de superposition
- Théorème de Millman Catégorie:Électricité Norton

Théorème de Millman

Le théorème de Millman est ainsi nommé en l'honneur de l'électronicien russe Jacob Millman. Dans un réseau électrique de branches en parallèle, comprenant chacune un générateur de tension parfait en série avec un élément linéaire, la tension aux bornes des branches est égale à la somme des forces électromotrices respectivement multipliées par l'admittance de la branche, le tout divisé par la somme des admittances. V_m=\frac=\frac Dans le cas particulier d'un réseau électrique composé de résistances : V_m=\frac=\frac Avec G, la conductance.

Voir aussi

Articles connexes


- Électricité;
- Loi d'Ohm ;
- Lois de Kirchhoff ;
- Principe de superposition ;
- Théorème de Thévenin ;
- Théorème de Norton ;
- Théorème de Kennelly. Theoreme de Millman Theoreme de Millman Millman

Catégorie:Électricité

Electricite Electricite Electricite ja:Category:電気 ko:분류:전기

Catégorie:Loi en physique

catégorie:Physique catégorie:loi scientifique

Tysklands nasjonalsang

Das Lied der Deutschen har vært Tysklands nasjonalsang siden 1922. Melodien er komponert av Joseph Haydn i 1797, og er kjent som Keiserkvartetten; den ble først brukt som en hyllest til Franz II, den siste keiser av det tysk-romerske rike, Gott erhalte Franz den Kaiser (Gud velsigne keiser Franz). Den nåværende teksten ble skrevet av den liberale litteraturprofessoren og dikteren August Heinrich Hoffmann von Fallersleben i 1841 på den dengang britiske øya Helgoland, nå en del av Schleswig-Holstein. Schleswig-Holstein Fallerslebens tekst, med åpningsordene Deutschland, Deutschland über alles, über alles in der Welt må forstås som en appell til de talløse tyske fyrstene om å sette til side alle egeninteresser og arbeide for et samlet Tyskland. Dette ble oppfattet som revolusjonært på denne tiden, siden kravet om et samlet Tyskland vanligvis ble fremmet i forbindelse med krav om ytringsfrihet og andre liberale rettigheter som truet de enkelte fyrstenes makt. Sangen ble fort enormt folkekjær, og ble nasjonalsang i 1922 etter forslag fra SPD-politikeren Friedrich Ebert. Den erstattet da Heil dir im Siegerkranz, som var basert på den engelske God Save the King. Betydningen ble fordreiet og misbrukt av de allierte i propagandaøyemed under annen verdenskrig. Spesielt var det strofen "Deutschland, Deutschland über alles, über alles in der Welt" som ble utnyttet. De forsøkte å gi inntrykk av at dette betød at Tyskland skulle herske over resten av verden, selv om dette ikke hadde noe med Fallerslebens intensjon med sangen å gjøre. I 1952 ble det bestemt at sangen skulle fortsette som Forbundsrepublikkens nasjonalsang, men at kun den tredje strofen skulle synges i offisielle sammenhenger. Etter Tysklands samling ble denne ordningen formalisert: Siden 1991 er kun sangens tredje strofe nasjonalsang. Bruk av første og andre strofe kan oppfattes av noen som uttrykk for høyreorientert politisk ståsted. Ytterliggående nasjonalistiske miljøer bruker konsekvent disse strofene, men også mange som sogner til de moderate konservative/kristendemokratene gjør det. Teksten lyder: 1. Deutschland, Deutschland über alles,
Über alles in der Welt,
Wenn es stets zu Schutz und Trutze
Brüderlich zusammenhält,
Von der Maas bis an die Memel,
Von der Etsch bis an den Belt -
|: Deutschland, Deutschland über alles,
   Über alles in der Welt. :| 2. Deutsche Frauen, deutsche Treue,
Deutscher Wein und deutscher Sang
Sollen in der Welt behalten
Ihren alten schönen Klang,
Uns zu edler Tat begeistern
Unser ganzes Leben lang.
|: Deutsche Frauen, deutsche Treue,
   Deutscher Wein und deutscher Sang. :| 3. Einigkeit und Recht und Freiheit
Für das deutsche Vaterland!
Danach laßt uns alle streben
Brüderlich mit Herz und Hand!
Einigkeit und Recht und Freiheit
Sind des Glückes Unterpfand.
|: Blüh' im Glanze dieses Glückes,
   Blühe, deutsches Vaterland. :| (4. Deutschland, Deutschland über alles,
Und im Unglück nun erst recht.
Nur im Unglück kann die Liebe
Zeigen, ob sie stark und echt.
Und so soll es weiterklingen
Von Geschlechte zu Geschlecht:
|: Deutschland, Deutschland über alles,
   Und im Unglück nun erst recht. :| ) Teksten til Gott erhalte Franz den Kaiser, skrevet av Lorenz Leopold Haschka (1749-1827), lyder således: Gott erhalte Franz, den Kaiser,
Unsern guten Kaiser Franz!
Lange lebe Franz, der Kaiser,
In des Glückes hellstem Glanz!
Ihm erblühen Lorbeerreiser,
Wo er geht, zum Ehrenkranz!
|: Gott erhalte Franz, den Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Laß von seiner Fahne Spitzen
Strahlen Sieg und Fruchtbarkeit!
Laß in seinem Rate Sitzen
Weisheit, Klugheit, Redlichkeit;
Und mit Seiner Hoheit Blitzen
Schalten nur Gerechtigkeit!
|: Gott erhalte Franz, den Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Ströme deiner Gaben Fülle
Über ihn, sein Haus und Reich!
Brich der Bosheit Macht, enthülle
Jeden Schelm- und Bubenstreich!
Dein Gesetz sei stets sein Wille,
Dieser uns Gesetzen gleich.
|: Gott erhalte Franz, den Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Froh erleb' er seiner Lande,
Seiner Völker höchsten Flor!
Seh' sie, Eins durch Bruderbande,
Ragen allen andern vor!
Und vernehm' noch an dem Rande
Später Gruft der Endkel Chor.
|: Gott erhalte Franz, den Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Gott erhalte Franz den Kaiser,
Unsern guten Kaiser Franz,
Hoch als Herrscher, hoch als Weiser,
Steht er in des Ruhmes Glanz;
Liebe windet Lorbeerreiser
Ihm zum ewig grünen Kranz.
|: Gott erhalte Franz den Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Über blühende Gefilde
Reicht sein Scepter weit und breit;
Säulen seines Throns sind milde,
Biedersinn und Redlichkeit,
Und von seinem Wappenschilde
Strahlet die Gerechtigkeit.
|: Gott erhalte unsern Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Sich mit Tugenden zu schmücken,
Achtet er der Sorgen werth,
Nicht um Völker zu erdrücken
Flammt in seiner Hand das Schwert:
Sie zu segnen, zu beglücken,
Ist der Preis, den er begehrt,
|: Gott erhalte unsern Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :| Er zerbrach der Knechtschaft Bande,
Hob zur Freiheit uns empor!
Früh' erleb' er deutscher Lande,
Deutscher Völker höchsten Flor,
Und vernehme noch am Rande
Später Gruft der Enkel Chor:
|: Gott erhalte unsern Kaiser,
   Unsern guten Kaiser Franz! :|

Annen bruk av melodien

I Storbritannia brukes samme melodi ofte til den katolske hymnen Tantum ergo, som synges i forbindelse med sakramentsandakter. Kategori:Nasjonalsanger kategori:Tyskland ms:Das Lied der Deutschen ko:독일인의 노래 ja:ドイツの国歌 simple:Das Lied der Deutschen

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