La tension, ou différence de potentiel, est la différence de potentiel électrique entre deux points, égale au travail nécessaire pour déplacer une unité de charge entre ces points. Elle se mesure en volts, un volt valant un joule par coulomb (1 V = 1 J/C).
Learning objectives
- Définir la tension et expliquer la signification d’un volt.
- Distinguer la force électromotrice de la tension aux bornes.
- Appliquer la loi d’Ohm et la loi des mailles à des circuits simples.
- Mesurer correctement une tension avec un voltmètre ou un multimètre.
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
Une comparaison utile est le circuit hydraulique : la tension est comme la différence de hauteur ou de pression qui provoque l’écoulement, le courant est le débit d’eau par seconde, et la résistance est l’étroitesse du tuyau. Si la différence de pression est nulle, aucun débit ; si la différence de tension est nulle, aucun courant.
Intermediate How it behaves in a circuit
En série, la tension se répartit entre les éléments ; en parallèle, chaque branche voit la même tension. La loi des mailles de Kirchhoff formalise cela : sur toute maille fermée, la somme algébrique des tensions est nulle. La tension se mesure avec un voltmètre ou un multimètre en mode tension, branché en parallèle entre les points concernés.
Advanced Limits, assumptions, engineering detail
Les sources réelles ont une résistance interne et une capacité de courant limitée : le chargement compte. Un voltmètre à haute impédance lit une valeur proche de la fém à vide, alors qu’une charge de faible impédance fait chuter la tension aux bornes. Les cordons de mesure forment aussi des boucles qui captent des tensions induites dans les champs magnétiques intenses, d’où l’usage de paires torsadées et d’un routage soigné en mesure de précision.
Formulas and variables
Units of measurement
| Quantity | Symbol | Unit |
|---|---|---|
| Tension / différence de potentiel | V | volt (V) |
| Force électromotrice | fém | volt (V) |
| Charge | Q | coulomb (C) |
| Énergie | W | joule (J) |
Worked examples
Tension aux bornes d’une résistance
Problem. Une résistance de 24 Ω est parcourue par 0,50 A. Quelle est la tension à ses bornes ?
Solution. V = I × R = 0,50 A × 24 Ω = 12 V.
Tension aux bornes en charge
Problem. Une batterie a une fém de 12,6 V et une résistance interne de 0,050 Ω. Quelle est sa tension aux bornes lorsqu’elle débite 20 A ?
Solution. Chute interne = I × r = 20 A × 0,050 Ω = 1,0 V. V_bornes = 12,6 V − 1,0 V = 11,6 V.
Practical applications
- Réseaux automobiles 12 V et 24 V
- Distribution secteur et alimentation des appareils
- Circuits de capteurs et de signaux
- Diagnostic de batterie et de circuit de charge
Automotive applications
Une batterie de véhicule au repos affiche une tension à vide proche de sa tension nominale de 12 V, et le circuit de charge élève la tension lorsque le moteur tourne. Les essais de chute de tension isolent les connexions à résistance élevée : mesurer entre la borne positive de la batterie et la borne positive du récepteur, charge en fonctionnement, indique la tension perdue dans le câble et les connexions. Le même essai s’applique au chemin de retour de masse.
Industrial applications
La distribution industrielle utilise des tensions nominales fixées par la norme d’installation applicable, par exemple 230 V monophasé et 400 V triphasé sur de nombreux réseaux européens. Les caractéristiques des équipements, la coordination de l’isolation, les appareils de commutation et les dispositifs de protection sont choisis pour la tension du réseau et pour la catégorie de surtension attendue à ce point de l’installation.
Measurement procedure
- Brancher le voltmètre en parallèle entre les deux points ; ne jamais le brancher en série avec un récepteur.
- Sélectionner le bon mode AC ou DC et un calibre approprié, en partant du calibre le plus élevé si la valeur est inconnue.
- Utiliser un appareil et des cordons adaptés à la catégorie d’installation et à la tension présente.
- Pour un essai de chute de tension, mesurer sous charge : une mesure à vide peut masquer une mauvaise connexion.
Common mistakes
- Dire que la tension circule : la tension est une différence entre deux points, c’est le courant qui circule.
- Confondre fém et tension aux bornes : la fém est la valeur idéale de la source, la tension aux bornes chute quand le courant augmente.
- Brancher un voltmètre en série : sa haute résistance bloque presque le courant et donne une lecture sans signification.
- Mesurer la résistance sur un circuit sous tension au lieu de mesurer la tension, ce qui peut endommager l’appareil ou fausser la lecture.
Safety considerations
- Respecter la tension et la catégorie de sécurité de l’appareil ; un multimètre inadapté peut produire un arc et blesser l’utilisateur.
- Éviter de toucher les pointes métalliques des sondes ; utiliser des sondes à garde de doigt et à pointes isolées.
- Vérifier l’appareil sur une source connue avant et après un essai sur un circuit dangereux.