Introduction à l'électricité
Qu'est-ce que l'électricité ? Quelques principes de base.
L’électricité est le résultat de la séparation temporaire des électrons des protons, créant ainsi une différence de potentiel électrique (ou de tension) entre la zone d’excès d’électrons et la zone de manque d’électrons. Lorsque les électrons trouvent un chemin conducteur pour se déplacer, le courant électrique circule.
Les premières applications électriques utilisaient l’alimentation en courant continu (CC), la charge électrique provenant du flux d’électrons étant unidirectionnelle. Le courant continu est produit par des batteries, des cellules solaires photovoltaïques (PV) et des générateurs.
Le courant alternatif (CA) utilisé, par exemple, pour alimenter les bureaux et les ateliers et pour faire tourner les moteurs standard à vitesse fixe, est généré par un alternateur. Il change périodiquement d’amplitude et de direction selon un modèle sinusoïdal lisse. La tension ainsi que l’amplitude du courant augmentent de zéro à une valeur maximale, puis chutent à zéro, changent de direction, augmentent à une valeur maximale dans la direction opposée, puis deviennent à nouveau zéro. Le courant a alors terminé une période T, mesurée en secondes, au cours de laquelle il a parcouru toutes ses valeurs. La fréquence est l’inverse de la période, indique le nombre de cycles terminés par seconde et est mesurée en Hertz. f=1/T f = fréquence (Hz) T = temps pour une période (s). Les grandeurs du courant ou de la tension sont généralement indiquées par la valeur moyenne carrée (RMS) sur une période. Avec un modèle sinusoïdal, la relation entre la valeur moyenne carrée de la racine du courant et de la tension est : racine moyenne carrée = (valeur de crête)/V2.
Les formes d'ondes périodiques mais non sinusoïdales du courant et de la tension correspondent à toutes les formes d'ondes qui ne sont pas purement sinusoïdales : par exemple, les formes d'ondes carrées, triangulaires ou rectangulaires. Elles sont souvent dérivées de fonctions mathématiques et peuvent être représentées par une combinaison d'ondes sinusoïdales pures de différentes fréquences, parfois multiples de la fréquence la plus basse (appelée fréquence fondamentale).
courant : i(t) = i0 + i1(t) + i2(t) + … + in(t) + …
tension : v(t) = v0 + v1(t) + v2(t) + … + vn(t) + …
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