Radio-Club de Viry-Châtillon (91) - F5KEE

par F5FOD, Jean-Pierre Waymel

Tension = altitude !
Reprenons notre générateur de tension et considérons-le parfait.
Ce générateur fournit... une tension !
Disponible entre ses bornes (ou « pôles ») A (+) et B (−), cette tension s'exprime en volts.
Nous verrons ultérieurement comment la mesurer. Nous allons effectuer une analogie bien pratique entre tension et altitude :
- le point le plus haut de la montagne correspond au pôle +,
- le point le moins haut de la montagne correspond au pôle −.

Le générateur fournit une tension E qui correspond à l'altitude E de la montagne. Plus exactement l'altitude par rapport à un niveau de référence : le niveau de la mer, par exemple.
Pour être concret, prenons une pile comme générateur de tension et le mont Blanc comme montagne.
La pile délivre une tension dite « continue » (au sens strict) car cette tension ne varie pas au cours du temps. N'oublions pas non plus que la pile est parfaite !
Représentons la tension de la pile ou l'altitude de la montagne par une flèche dirigée vers le + ou vers le sommet.
E = +9 V pour notre pile et +4810 m pour le mont Blanc.
Le pôle + est à +9 V par rapport au pôle −.
Le sommet est à +4810 m par rapport au niveau de la mer.
Mais on pourrait tout aussi bien dire :
- le pôle − est à −9V par rapport au pôle +,
- le niveau de la mer est à −4810 m par rapport au sommet. La notion de « référence » sous-entendue dans l'expression « par rapport à » sera toujours présente dès que l'on évoquera la moindre tension.
Nous verrons aussi que cette référence sera souvent omise car implicite de même que l'on omet souvent de préciser que telle ou telle altitude s'entend « mesurée par rapport au niveau de la mer ».

Courant = débit de la rivière !
Nous avons vu que si l'on reliait les pôles d'un générateur de tension par un fil conducteur, un courant s'établissait dans le fil.
Et que le courant partait du + pour rejoindre le − via ce fil.
De même, l'eau qui ruisselle le long de la montagne, partie du sommet pour rejoindre la mer, constitue un « courant » d'eau tout à fait analogue au courant électrique (cf. le schéma ci-dessus).
Que ce soit pour la pile ou pour la montagne, le courant part du + ou du point le plus haut. Nous utiliserons souvent cette analogie pour orienter correctement chaque « flèche tension » à l'extérieur du générateur.
Avec le symbole officiel de la pile, voici notre schéma redessiné :

Le trait le plus large de la pile représente bien le pôle + alors que pendant très longtemps il a représenté... le pôle − !

Une fois les flèches de tension et de courant ainsi positionnées, nous voyons qu'elles apparaissent tête-bêche à l'extérieur du générateur.
Ces conventions pratiques seront extrêmement utiles pour appliquer correctement la célébrissime loi d'Ohm.

Courant de court-circuit
Remarquons au passage que le fil qui réunit directement les 2 pôles de la pile représente un joli « court-circuit ». Le courant I s'appelle alors tout à fait logiquement « courant de court-circuit ».
Ce genre de montage n'est pas très conseillé dans le monde réel. Nous en verrons un peu plus tard la raison !

Un peu de vocabulaire
Les volts délivrés par un générateur de tension continue sont appelés « V CC », avec « V » pour « volts » et « CC » pour « courant continu ». On peut se demander pourquoi l'on n'a pas choisi les « V TC » : « volts tension continue » !
En anglais : « V DC » pour « volts direct current ».
À la place de « générateur de tension », on utilise parfois l'expression « source de tension ».

Reprenons notre schéma et enlevons le court-circuit AB :

On dit alors qu'il n'y a pas de « charge » connectée au générateur. Attention, ici le mot charge n'a rien à voir avec la charge électrique d'une particule, par exemple. Ici « charge » signifie « tout ce qui est connecté aux bornes du générateur ». Et dans le cas présent, rien n'est connecté à la pile : il n'y a donc pas de charge. Précédemment, le fil AB était la charge mais nous venons de le retirer… Question : peut-il exister un courant à l'extérieur de la pile, courant qui partirait de A pour rejoindre B ?
Réponse : non, car le chemin n'existe pas. Plus précisément : il n'existe plus.
On est « sans charge », « à vide », « en circuit ouvert ».
Attention au vocabulaire : en électricité, si le circuit est ouvert le courant ne passe pas ... mais on ouvre un robinet de gaz ou d'eau pour faire circuler le gaz ou l'eau !

Un grand principe tout simple mais oh combien précieux !
Un courant, s'il existe, revient toujours à la source qui l'a fait naître.
Dans un circuit ouvert : pas de courant.
Dans un circuit non ouvert... comme notre court-circuit, le courant part du générateur et y revient. Certes à l'autre pôle mais il y revient bien quand même !
Enfin, au lieu de dire « circuit non ouvert », on dit « circuit fermé ».

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