Grande Encyclopédie Larousse 1971-1976Éd. 1971-1976
C

courant électrique (suite)

Effets du courant électrique

Dans un circuit parcouru par un courant, on peut mettre en évidence trois types d’effets :
— des effets calorifiques : un conducteur homogène traversé par un courant s’échauffe par effet Joule ;
— des effets électromagnétiques : un courant électrique produit, dans l’espace qui l’environne, un champ magnétique (v. à ce sujet électromagnétisme) ;
— des effets de jonction : électrolyse* au contact d’une électrode et du bain d’électrolyte, effet Peltier* à la jonction entre deux conducteurs métalliques différents.

Le premier type d’effets ne dépend pas du sens du courant, mais les deux derniers s’inversent quand le courant change de sens. L’étude du courant électrique est l’étude des charges en mouvement, tandis que l’électrostatique est l’étude des charges en équilibre. Cette assimilation d’un courant électrique à un déplacement de charges électriques est justifiée par d’autres expériences : par exemple, un pinceau d’électrons en mouvement dans un tube à vide ou le déplacement d’un conducteur chargé se comportent comme un véritable courant électrique qui crée un champ magnétique.


Intensité du courant électrique

L’importance des effets du courant électrique dépend du débit de charge : on appelle intensité d’un courant la quantité d’électricité qui passe par unité de temps à travers une section du circuit.

Dans le cas d’un courant continu, tel que pendant un intervalle de temps t une quantité d’électricité Q traverse une section S, l’intensité dans cette section vaut :

Si le circuit ne comporte pas de dérivation, une autre section S′ est traversée pendant le même intervalle de temps par la même quantité d’électricité, donc l’intensité y a la même valeur.

Dans le cas d’un courant variable, une section S du circuit est traversée, de l’instant t à l’instant très voisin t + dt, par une quantité d’électricité dQ. On appelle intensité à l’instant t le rapport

Si le courant est lentement variable (décharge d’un condensateur, courant alternatif basse fréquence), on peut encore considérer que l’intensité, à un instant donné, a la même valeur tout le long du circuit. En quelque sorte, un courant lentement variable apparaît comme une succession de régimes stationnaires.

Ce n’est plus vrai si le courant est rapidement variable, par exemple pour un courant alternatif de haute fréquence : l’intensité n’a pas la même valeur en tous les points du circuit. C’est ce qui se passe en particulier pour les antennes*.

Pour définir l’unité d’intensité, on a choisi le phénomène d’interaction mécanique entre deux fils, conséquence de l’effet électromagnétique, car il permet de relier simplement l’intensité à des grandeurs purement mécaniques. Depuis 1962, l’unité légale d’intensité en France est l’ampère* (symbole A).

Les intensités de courant sont mesurées avec des ampèremètres, appareils fondés sur les propriétés électromagnétiques des courants. Les milliampèremètres permettent de mesurer des courants dont l’intensité est de l’ordre de quelques milliampères. Les galvanomètres sont encore plus sensibles ; ils sont destinés à mesurer des courants très faibles, de l’ordre du millionième d’ampère, ou à constater qu’il ne passe aucun courant dans un circuit.

La relation permet de définir l’unité de charge électrique, ou quantité d’électricité. Cette unité est le coulomb (symbole C) ; c’est la quantité d’électricité transportée en 1 seconde par un courant d’intensité constante égale à 1 ampère.

Le coulomb est une unité très petite en électrocinétique. Aussi utilise-t-on fréquemment un multiple appelé ampèreheure (symbole Ah) ; c’est la quantité d’électricité transportée par un courant constant de 1 ampère pendant 1 heure ; il vaut donc 3 600 coulombs.


Énergie dissipée par le courant électrique

Les charges électriques qui se déplacent le long d’un circuit subissent des variations de potentiel, ce qui veut dire que les forces électriques appliquées à ces charges effectuent un travail. Lorsqu’une charge Q passe d’un point où le potentiel est V1 à un point où le potentiel est V2, ce travail vaut
W = (V1 – V2)Q.

Dans le cas d’un courant électrique d’intensité I, traversant pendant le temps t une portion de circuit entre les extrémités de laquelle existe la différence de potentiel V, l’énergie électrique cédée par le courant à la portion de circuit est donc donnée par la formule :
W = VIt,
et la puissance électrique par :

Dans ces relations, pour obtenir W en joules et P en watts, il faut exprimer V en volts, I en ampères et t en secondes. Le volt est d’ailleurs défini par la seconde de ces relations : c’est la différence de potentiel existant entre les extrémités d’un fil conducteur parcouru par un courant constant de 1 ampère, lorsque la puissance dissipée est de 1 watt. Dans les applications techniques, on utilise souvent des multiples du watt : le kilowatt et le mégawatt (103 et 106 W), et, pour l’énergie, le kilowattheure (kWh) : c’est l’énergie cédée pendant une heure par une puissance constante de 1 kilowatt ; il vaut donc 3 600 000 joules.


Résistance d’un conducteur

Considérons un conducteur où l’énergie électrique est intégralement transformée en chaleur ; on exprime ce fait en lui donnant le nom de conducteur passif ou de résistance morte. Lorsqu’on établit entre ses extrémités une différence de potentiel V, il est parcouru par un courant d’intensité I, et le quotient garde une valeur constante. Par définition, c’est sa résistance R :

On écrit habituellement :
V = RI,
mettant ainsi en évidence la chute ohmique de tension RI. Cette formule traduit la loi d’Ohm pour une résistance morte.

Lorsque V est évalué en volts et I en ampères, on trouve R en ohms (symbole Ω).

L’inverse de la résistance d’un conducteur est appelé sa conductance :

Elle s’exprime en ohm–1 ; cette unité est quelquefois appelée aussi mho, ou siemens.