Le courant électrique est le débit de charge électrique à travers une surface ou un conducteur, I = dQ/dt, mesuré en ampères. Un ampère correspond à un coulomb de charge traversant un point chaque seconde.
Learning objectives
- Définir le courant électrique et expliquer la signification d’un ampère.
- Calculer le courant à partir de la charge et du temps.
- Expliquer la différence entre courant conventionnel et flux d’électrons.
- Mesurer correctement le courant en série dans un circuit.
Progressive explanation
Start with the plain-language idea, then move into the engineering detail. Each level stands on its own, so you can stop at the depth you need.
Beginner The core idea
Pour que le courant circule, il faut un chemin complet. Le courant n’est pas consommé au fil d’un circuit en série : le même courant traverse chaque élément de la boucle. Ce qui est consommé, c’est l’énergie, que le récepteur convertit en chaleur, en lumière ou en mouvement. Dans un circuit en parallèle, le courant total se partage entre les branches.
Intermediate How it behaves in a circuit
Le courant conventionnel est dessiné de la borne positive vers la borne négative à travers le circuit extérieur. Dans les métaux, les électrons dérivent en sens opposé. Dans les électrolytes et les plasmas, des porteurs positifs et négatifs peuvent se déplacer. La convention de sens importe pour les signes dans les lois de Kirchhoff et pour l’interprétation des effets magnétiques, mais elle ne change pas la valeur du courant.
Advanced Limits, assumptions, engineering detail
Le courant alternatif change de sens périodiquement : sa valeur instantanée change de signe, et on utilise sa valeur efficace pour les calculs de puissance. Un conducteur parcouru par un courant crée aussi un champ magnétique, et un courant variable produit un champ variable, ce qui fonde l’inductance et le transformateur. Les transformateurs de courant permettent de mesurer sans danger de forts courants alternatifs en produisant un courant proportionnel plus faible.
Formulas and variables
Units of measurement
| Quantity | Symbol | Unit |
|---|---|---|
| Courant électrique | I | ampère (A) |
| Charge | Q | coulomb (C) |
| Densité de courant | J | ampère par mètre carré (A/m²) |
| Temps | t | seconde (s) |
Worked examples
Courant à partir de la charge et du temps
Problem. Une charge totale de 240 C traverse un conducteur en 4,0 minutes. Quel est le courant moyen ?
Solution. t = 4,0 × 60 = 240 s. I = Q / t = 240 C / 240 s = 1,0 A.
Courant et densité de courant
Problem. Une alimentation de 12 V fait circuler 2,0 A dans une charge de 6 Ω et un conducteur de 1,5 mm². Calculer la densité de courant dans le conducteur.
Solution. I = V/R = 12/6 = 2,0 A. Section = 1,5 mm² = 1,5 × 10⁻⁶ m². J = I/A = 2,0 / 1,5 × 10⁻⁶ ≈ 1,33 × 10⁶ A/m².
Practical applications
- Dimensionnement des fusibles et des câbles
- Calculs de décharge et de recharge de batterie
- Contrôle du courant des moteurs et des charges
- Mesure de courant dans les systèmes de commande
Automotive applications
Les courants automobiles vont de quelques milliampères pour un calculateur en veille à plusieurs centaines d’ampères pour le démarreur. Le courant parasite se mesure en série avec la batterie, ou avec une pince autour du câble négatif, après la mise en veille de tous les calculateurs. Vu l’étendue de la plage, une pince avec calibre faible courant est plus utile qu’un calibre unique.
Industrial applications
Les moteurs, contacteurs et jeux de barres industriels sont dimensionnés en courant. Les dispositifs de protection sont choisis pour supporter le courant de charge normal sans déclencher, tout en coupant le courant de défaut en sécurité. Les transformateurs de courant réduisent les forts courants alternatifs à un niveau mesurable et isolent aussi l’instrument du circuit de puissance.
Measurement procedure
- Ouvrir le circuit et brancher l’ampèremètre en série, en respectant la polarité en continu.
- Utiliser une pince ampèremétrique pour plus de commodité, mais n’entourer qu’un seul conducteur ; entourer tout le câble donne le courant net.
- Choisir le calibre le plus élevé quand le courant est inconnu, puis le réduire pour améliorer la résolution.
- Utiliser un appareil adapté à la tension du circuit et au courant de défaut attendu.
Common mistakes
- Croire que le courant est consommé dans un circuit en série : le même courant traverse chaque élément.
- Brancher un ampèremètre en parallèle avec une source, ce qui crée un court-circuit à travers l’appareil.
- Négliger la convention de sens lors de l’application des lois de Kirchhoff.
- Supposer qu’une pince AC mesure correctement le continu ; beaucoup ne mesurent que l’alternatif sauf mention contraire.
Safety considerations
- Ne jamais brancher un ampèremètre aux bornes d’une source de tension : sa faible résistance peut provoquer un court-circuit violent.
- Utiliser des cordons fusibles et le calibre approprié au circuit mesuré.
- Les forts courants de défaut peuvent provoquer un arc électrique et des brûlures ; travailler hors tension lorsque c’est possible.