L'électricité est un phénomène directement lié à la structure de la matière. Les atomes sont formés d'un noyau (positif) autour duquel tournent un ou plusieurs électrons (négatifs). Les atomes sont électriquement neutres, c'est-à-dire qu'ils contiennent autant de charges positives que de charges négatives.

Formation de l'électricité statique et de l'électricité dynamique

En frottant l'un contre l'autre deux matériaux isolants, on contraint une partie des électrons de l'un de ces matériaux à quitter leurs atomes et à s'accumuler à la surface de l'autre matériau. Les atomes ayant cédé des électrons sont chargés positivement, et ceux qui en ont accepté sont chargés négativement. Ces charges demeureront sur la surface des corps de quelques secondes à plusieurs mois selon les matériaux et les conditions environnementales. Ces charges électriques constituent ce que l'on appelle de l'électricité statique. La quantité d'électricité formée est en général très faible. Plus un corps est conducteur, moins il est propice à une telle accumulation de charges.

L'électricité dynamique est constituée par un flux d'électrons libres circulant dans une seule direction. Pour créer un tel flux, il faut utiliser un matériau conducteur relié à ses extrémités à un générateur (pile, dynamo, accumulateur, alternateur).

Les circuits électriques

De manière générale, un circuit électrique est constitué :

• d’un générateur de courant continu (un seul sens) ou alternatif (deux sens) ;
• de fils conducteurs reliés aux bornes du générateur ;
• d’un ou plusieurs récepteurs.

L'électricité ne peut circuler que si ce circuit est fermé, d'où l'intérêt de mettre en place des dispositifs permettant de l’interrompre (interrupteurs ou disjoncteurs par exemple).

Les principales grandeurs électriques d’un circuit sont la tension et l’intensité. La résistance R est une grandeur physique qui lie la tension U et l’intensité I par la loi d’Ohm U = RI.

L’intensité du courant électrique est le nombre de charges – ou la quantité d’électricité – débitées chaque seconde par le générateur électrique. L’unité est l’ampère (symbole : A). Pour les faibles valeurs d’intensité, on utilise le mA soit 0,001 A. Pour les valeurs importantes (courant de court circuit par exemple), on utilise le kA soit 1 000 A.

La consommation ou la production d’un appareil ou d’une installation électrique est qualifiée par sa puissance électrique (quantité d'énergie par unité de temps). Son unité est le watt (symbole : W) ou le kilowatt (kW).

Exemples :

• dans une lampe de 15 W sous 230 V circule un courant de 65 mA ;
• dans une lampe de 100 W sous 230 V circule un courant de 0,4 A ;
• dans un moteur triphasé de 10 kW sous 400 V circule un courant de 17 A.

La tension électrique est la circulation du champ électrique le long d'un circuit. L’unité est le volt (symbole : V). Pour les faibles valeurs, on utilise le mV soit 0,001 V. Pour les valeurs importantes on utilise le kV soit 1 000 V. Lorsque l’on souhaite préciser la nature de la tension, il est rajouté à l’indication de la tension les termes c.a. pour courant alternatif et c.c. pour courant continu. La tension est parfois nommée voltage.

Exemples :

• une prise de courant dans un bureau est alimentée sous 230 V ;
• un transformateur haute tension / basse tension, dans une usine, est généralement alimenté sous 20 kV et sa tension secondaire est de 400/230 V.

Les tensions nominales sont classées en domaines de tensions comme indiqué dans le tableau ci-dessous.
 

c.a. : courant alternatif – c.c. : courant continu

La résistance est la propriété d'un matériau à ralentir le passage d'un courant électrique. Elle est souvent désignée par la lettre R et son unité de mesure est l'ohm (symbole : Ω). Elle est liée aux notions de résistivité et de conductivité électrique. En courant alternatif, la résistance est remplacée par l’impédance. Elle a la même unité et est souvent désignée par la lettre Z.

Pour en savoir plus