Definition
La mesure de tension est la détermination de la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit, à l’aide d’un instrument dont l’entrée est branchée en parallèle avec ces points.
Learning objectives
- Brancher un voltmètre en parallèle et choisir correctement continu ou alternatif.
- Convertir les valeurs efficaces, crête et crête à crête d’une sinusoïde.
- Calculer l’effet du chargement du multimètre sur un diviseur de tension.
- Mesurer des tensions secteur et automobiles avec la catégorie et la référence adaptées.
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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
La tension est la différence de potentiel électrique entre deux points. Pour la mesurer, on branche le voltmètre aux bornes de ces points — en parallèle — avec le circuit en fonctionnement. Le multimètre possède une résistance interne élevée afin d’appeler très peu de courant et de ne pas perturber significativement le circuit.
Deux lectures sont souvent confondues : la tension continue, comme celle d’une batterie, et la tension alternative, comme celle d’une prise secteur, dont la valeur varie. Un multimètre réglé en continu sur une source alternative, ou l’inverse, donne une lecture trompeuse. Vérifiez toujours la fonction, le calibre et le point de référence avant de brancher les pointes.
Deux lectures sont souvent confondues : la tension continue, comme celle d’une batterie, et la tension alternative, comme celle d’une prise secteur, dont la valeur varie. Un multimètre réglé en continu sur une source alternative, ou l’inverse, donne une lecture trompeuse. Vérifiez toujours la fonction, le calibre et le point de référence avant de brancher les pointes.
Intermediate How it behaves in a circuit
Pour une tension alternative sinusoïdale, la valeur efficace affichée est la valeur qui produit le même échauffement qu’une tension continue équivalente. La valeur crête vaut √2 fois la valeur efficace pour une sinusoïde pure, et la valeur crête à crête vaut le double de la crête. Un multimètre peut afficher la valeur efficace, la valeur moyenne redressée ou la crête : la forme d’onde et le type d’appareil doivent correspondre à la question posée.
Toute mesure a une référence. Un multimètre asymétrique mesure un point par rapport à sa borne commune ; une mesure flottante ou différentielle mesure la différence entre deux points qui peuvent être tous deux au-dessus de la masse. Brancher la borne commune sur la mauvaise référence peut court-circuiter un circuit à travers le multimètre. La résistance d’entrée charge aussi les circuits à haute impédance : la mesure aux bornes d’un diviseur à fortes résistances peut être inférieure à la tension réelle à vide.
Toute mesure a une référence. Un multimètre asymétrique mesure un point par rapport à sa borne commune ; une mesure flottante ou différentielle mesure la différence entre deux points qui peuvent être tous deux au-dessus de la masse. Brancher la borne commune sur la mauvaise référence peut court-circuiter un circuit à travers le multimètre. La résistance d’entrée charge aussi les circuits à haute impédance : la mesure aux bornes d’un diviseur à fortes résistances peut être inférieure à la tension réelle à vide.
Advanced Limits, assumptions, engineering detail
Une mesure alternative précise dépend de la bande passante, du facteur de crête, de la conversion en valeur efficace vraie et du rejet de mode commun. Une forme d’onde déformée à fort facteur de crête peut dépasser la spécification du multimètre et être lue trop bas. En triphasé, les tensions entre phases et entre phase et neutre diffèrent d’un facteur √3 dans un système équilibré, et la référence choisie détermine la valeur affichée. Les mesures flottantes exigent des sondes différentielles ou une isolation, car la borne commune n’est pas nécessairement au potentiel de la terre.
Les événements transitoires nécessitent un multimètre à capture de crête ou un oscilloscope ; un affichage moyenné peut masquer complètement des surtensions brèves. L’incertitude de mesure comprend la spécification de l’appareil, le rapport de division de la sonde, le chargement, les effets thermiques et la stabilité de la source. Pour une vérification critique de sécurité, l’instrument est contrôlé sur une source connue avant et après la mesure, et le résultat est consigné avec la méthode employée.
Les événements transitoires nécessitent un multimètre à capture de crête ou un oscilloscope ; un affichage moyenné peut masquer complètement des surtensions brèves. L’incertitude de mesure comprend la spécification de l’appareil, le rapport de division de la sonde, le chargement, les effets thermiques et la stabilité de la source. Pour une vérification critique de sécurité, l’instrument est contrôlé sur une source connue avant et après la mesure, et le résultat est consigné avec la méthode employée.
Formulas and variables
Tension d’après la loi d’Ohm
V = I × R
V Tension · V
I Courant · A
R Résistance · Ω
Un courant de 2 A dans 6 Ω produit 12 V aux bornes de la résistance.
Diviseur de tension résistif
Vsortie = Ventrée × R2 / (R1 + R2)
Vsortie Tension de sortie aux bornes de R2 · V
Ventrée Tension d’entrée · V
R1 Résistance supérieure · Ω
R2 Résistance inférieure · Ω
12 V sur 10 kΩ et 4,7 kΩ donnent Vsortie = 12 × 4700 / 14700 = 3,84 V.
Valeur efficace, crête et crête à crête d’une sinusoïde
Veff = Vcrête / √2 ; Vcrête-à-crête = 2 × Vcrête
Veff Tension efficace · V
Vcrête Tension crête · V
Vcrête-à-crête Tension crête à crête · V
Une sinusoïde de 230 V efficaces a une crête de 230 × √2 ≈ 325 V et une valeur crête à crête d’environ 650 V.
Units of measurement
| Quantity | Symbol | Unit |
|---|---|---|
| Tension | V | volt (V) |
| Tension efficace | Veff | volt (V) |
| Tension crête | Vcrête | volt (V) |
| Chute de tension | ΔV | volt (V) |
Worked examples
Worked example
Tension crête d’une alimentation secteur
Problem. Une alimentation monophasée mesure 230 V efficaces. En supposant une forme sinusoïdale, calculez les tensions crête et crête à crête.
Solution. Vcrête = 230 × √2 = 230 × 1,414 = 325,3 V. Vcrête-à-crête = 2 × 325,3 = 650,6 V.
Crête ≈ 325 V et crête à crête ≈ 651 V ; l’isolation et les pointes doivent tenir compte de la crête, pas seulement de la valeur efficace.
Worked example
Sortie d’un diviseur et chargement du multimètre
Problem. Une source de 12 V alimente 10 kΩ en série avec 4,7 kΩ. Calculez la sortie à vide aux bornes de 4,7 kΩ, puis avec un multimètre de 1 MΩ branché dessus.
Solution. À vide : Vsortie = 12 × 4700 / 14700 = 3,84 V. En charge : 4,7 kΩ || 1 MΩ = 4,678 kΩ ; total = 14,678 kΩ ; Vsortie = 12 × 4,678 / 14,678 = 3,82 V.
Environ 3,84 V à vide et 3,82 V avec le multimètre ; l’erreur de chargement est faible ici mais augmente avec la résistance du diviseur.
Practical applications
- Contrôler les rails d’alimentation, la tension de batterie et la sortie du circuit de charge
- Réaliser des essais de chute de tension sur câbles, connecteurs, interrupteurs et masses
- Vérifier les tensions de référence et de signal des capteurs dans les systèmes de commande
- Confirmer l’absence de tension avant maintenance et consignation
Automotive applications
Les mesures de tension automobiles comprennent la tension à vide de la batterie, la tension au démarrage, la tension de charge, les tensions de référence et de signal des capteurs, ainsi que les chutes de tension dans les câbles et les masses. Un essai de chute de tension se fait avec le circuit en charge : on mesure du départ jusqu’à la charge et on compare à la faible perte attendue. Une mesure à l’arrêt peut afficher une tension parfaite alors qu’une connexion résistive échoue sous courant. Utilisez un multimètre à capture min/max pour le démarrage et les défauts intermittents.
Industrial applications
Les contrôles de tension industriels comprennent la vérification d’absence de tension, les mesures entre phases et entre phase et neutre, les tensions de circuits de commande et la qualité de l’alimentation. Dans un système triphasé équilibré, la tension entre phases vaut √3 fois la tension phase-neutre. Les mesures sur des réseaux flottants ou IT exigent la bonne référence et parfois une sonde différentielle ou un contrôleur d’isolement, car une tension simple phase-terre peut être trompeuse.
Measurement procedure
- Inspectez le multimètre, les cordons et les pointes, sélectionnez la bonne fonction continu ou alternatif et un calibre supérieur à la tension attendue.
- Branchez d’abord le cordon commun sur le point de référence, puis la pointe active ; gardez les doigts derrière les protections des pointes.
- Mesurez en parallèle aux bornes du composant ou entre les deux points d’intérêt, jamais en série avec la charge.
- Pour un essai de chute de tension, laissez le circuit fonctionner sous sa charge normale et mesurez de bout en bout du chemin.
- Après la mesure, débranchez et vérifiez le multimètre sur une source connue si la lecture est critique pour la sécurité.
Common mistakes
- Utiliser le calibre continu sur une source alternative, ou l’inverse, et faire confiance au nombre affiché.
- Supposer que le cordon commun du multimètre est toujours au potentiel de la terre ; dans un circuit flottant, ce n’est pas le cas.
- Mesurer la tension à vide et conclure qu’un câble ou une connexion est sain.
- Ignorer la tension crête lors du choix des pointes et de l’isolation pour un circuit alternatif ou pulsé.
Safety considerations
- Utilisez un multimètre, des cordons et des pointes assignés à la tension et à la catégorie de mesure du point testé.
- Sur le secteur, travaillez hors tension chaque fois que possible ; si une vérification sous tension est nécessaire, suivez la procédure de travail sous tension et le port des protections.
- Ne touchez pas les pointes ni les conducteurs dénudés ; utilisez des pointes à garde et gardez une main à l’écart lorsque c’est possible.
- Un voltmètre ne rend pas un circuit sûr : les condensateurs et les réalimentations peuvent maintenir une tension dangereuse après l’isolement.
Frequently asked questions
Pourquoi mon multimètre affiche-t-il zéro volt sur un fil sous tension ?
Le multimètre peut être sur la mauvaise fonction ou le mauvais calibre, un cordon peut être ouvert, le point de référence peut être faux, ou le circuit peut être isolé en amont. Vérifiez le multimètre sur une source connue, puis contrôlez les deux connexions et la référence.
Faut-il mesurer la tension alternative en valeur efficace ou en crête ?
La plupart des mesures de puissance et de secteur sont exprimées en valeur efficace, car elle représente l’effet thermique. La crête compte pour l’isolation, les calibres des composants et les formes d’onde. Utilisez un multimètre à valeur efficace vraie pour les formes déformées et précisez la valeur rapportée.
Qu’est-ce qu’un essai de chute de tension ?
Il mesure la tension perdue le long d’un chemin pendant que le circuit transporte son courant normal. Une chute importante révèle une résistance indésirable dans un câble, un connecteur, un interrupteur ou une masse. La limite acceptable dépend du circuit : comparez à la conception ou à un chemin de référence sain.
Puis-je mesurer la tension d’une batterie pendant la charge ?
Oui, mais la lecture inclut la tension de charge et ne représente pas l’état reposé de la batterie. Pour évaluer l’état de charge, mesurez après dissipation de la charge de surface, selon la procédure du fabricant.