Telechargé par Abdoukhadre Mbacke

Courant électrique — Wikipédia

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05/09/2019
Courant électrique — Wikipédia
Courant électrique
Un courant électrique est un mouvement d'ensemble
Intensité électrique
de porteurs de charges électriques, généralement des
électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces
déplacements sont imposés par l'action de la force
électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le
fondement de l'électricité.
Sommaire
Généralités
Le courant électrique peut ioniser l'air qu'il traverse.
Utilisation
Analogie avec un écoulement fluide
Unités SI
Ampère
Types de courants
Dimension
I
Nature
Grandeur scalaire extensive
Sens du courant électrique
Grandeurs physiques
Intensité du courant
Densité de courant
Symbole usuel
Lien à d'autres
grandeurs
Vitesse de propagation
=
⋅
Notes et références
Voir aussi
Bibliographie
Articles connexes
Liens externes
=
.
=
.
Généralités
Historiquement, au début de l'étude de la conduction de l'électricité, les scientifiques ont pensé que les particules qui
se déplaçaient dans les métaux étaient chargées positivement et ont défini en conséquence un sens conventionnel du
courant comme étant le sens de déplacement des charges positives. Plus tard on a mis en évidence que ce sont très
majoritairement les électrons, particules chargées négativement, qui se déplacent dans les métaux et qui permettent la
1
circulation des courants électriques .
En effet, dans un conducteur métallique, les particules chargées et mobiles sont des électrons peu liés aux atomes
auxquels ils appartiennent (on dit que ces électrons se trouvent dans la bande de conduction). On peut considérer
qu'ils se déplacent facilement dans le matériau métallique. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée aux
extrémités du conducteur, elle provoque le déplacement de ces électrons, ce que l'on appelle courant électrique. Le
réseau des atomes contient des ions positifs : les atomes qui ont perdu un ou plusieurs électrons. Mais ces derniers,
prisonniers du réseau par les liaisons métalliques, sont quasiment immobiles et ne participent que de manière infime
à la circulation du courant.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_électrique
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En revanche, dans les électrolytes, solutions contenant simultanément des ions chargés positivement et des ions
chargés négativement, toutes les particules chargées participent à la circulation du courant. Les charges positives
circulent dans le sens conventionnel et les charges négatives dans l'autre sens.
Les matériaux qui possèdent beaucoup de porteurs de charge libres et qui sont donc facilement traversés par un
courant électrique sont dits conducteurs, ceux qui n'en possèdent pas ou très peu sont dits isolants ou diélectriques.
Par exemple : l'air est un excellent isolant, mais au-delà d'un certain seuil, lorsque le champ électrique est trop grand,
les électrons sont arrachés aux atomes, et ces derniers deviennent des particules ionisées ou ions. L'air se transforme
ainsi localement en un plasma. Le plasma étant un conducteur parfait, il laisse passer le courant électrique : de l'éclair
à l'étincelle.
Certains dispositifs peuvent laisser passer le courant électrique dans un sens, mais pas dans l'autre. C'est le cas des
diodes. Celles-ci sont réalisées soit avec des jonctions de semi-conducteurs dopés différemment (jonction P-N ou
jonction métal semi-conducteur), soit avec des tubes à vide.
Utilisation
La propagation de l'influx électrique peut servir à son utilisation à distance comme source d'énergie, comme vecteur
énergétique. Ce fut sa principale utilisation au début de l'ère industrielle.
Elle peut aussi servir aux transmissions d'informations, depuis le simple télégraphe, jusqu'aux systèmes modernes de
traitement et d'échange d'informations (ordinateur, informatique). Dans ce cas, une ou plusieurs caractéristiques du
courant électrique sont contrôlées et modulées par l'émetteur de l'information pour construire un signal électrique.
Dans le cas du télégraphe, les seules présence et absence (suivant un rythme codé) du courant électrique
transmettaient l'information.
Le XXe siècle a vu se développer l'utilisation de nombreux autres phénomènes pour contrôler le courant électrique qui
sont très largement utilisés en électronique. Grâce à eux, il est possible de traiter le courant électrique (mais aussi les
ondes électromagnétiques) comme un vecteur d'information, un signal électrique (ou électromagnétique) à l'échelle
microscopique.
Analogie avec un écoulement fluide
Une analogie intéressante pour comprendre de façon simple les notions d'intensité du courant et de différence de
potentiel peut être faite avec l'écoulement d'un fleuve. Celui-ci s'écoule d'amont vers aval avec une quantité d'eau bien
définie et un dénivelé variable en fonction du terrain. Supposons que ce fleuve ait une largeur fixe de 20 mètres, une
profondeur fixe de 3 mètres et que l'eau soit au plus haut niveau, la quantité d'eau à un instant donné et dans une
longueur du fleuve donnée est quantifiable (1 mètre linéaire de fleuve contient 60 m3 d'eau). La quantité d'eau est
l'analogue de la quantité de charge électrique.
Le dénivelé, différence d'altitude entre le point haut et le point bas du fleuve, peut être assimilé à la différence de
potentiel (ou tension), le débit du fleuve à l'intensité du courant et la taille du fleuve à la section d'un câble électrique.
De la même façon que c'est le dénivelé qui met l'eau en mouvement, c'est la différence de potentiel qui met les
électrons en mouvement.
En résumé, l'intensité est analogue au débit du fleuve, la différence de potentiel étant analogue au dénivelé.
Types de courants
Courant continu pour la plupart des utilisations dont la source peut être, entre autres, un générateur de type
pile ou batterie d'accumulateurs.
Courant alternatif généralement sinusoïdal mais peut aussi, par exemple, être carré.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_électrique
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Sens du courant électrique
Par convention, dans un circuit électrique en boucle simple et en courant continu, le courant électrique sort du
générateur électrique par la borne positive (+), traverse le circuit électrique et revient au générateur par sa borne
négative (-). Cette convention est dite « récepteur » (le courant circule dans le sens des potentiels décroissants, la
2
tension et le courant sont « orientées » dans le sens contraire) .
C'est ce qu'on appelle le sens conventionnel du courant électrique, il peut être différent du sens réel de déplacement
des porteurs de charge.
Ainsi lorsque les porteurs de charge sont des électrons (cas le plus fréquent), ou des anions leur mouvement effectif est
du - vers le +, sens de déplacement des particules chargées négativement donc attirées par le positif.
Au contraire cations et trous d'électrons se déplacent dans le sens conventionnel du courant.
Dans la convention dite « générateur », le courant circule dans le sens des potentiels croissants, la tension et le
2
courant sont « orientées » dans le même sens .
Grandeurs physiques
Intensité du courant
L’intensité
du
« ampérage »
5, 6, 7
courant
électrique
4
(parfois
ou « courant électrique »
8
appelée
ou bien trop
Ordre de grandeur
Dispositif
simplement « courant ») est un nombre décrivant le débit de
1 mA
Seuil de perception
charge électrique à travers une surface donnée, notamment la
10 mA
DEL commune
section d'un fil électrique :
100 mA
Électrocution.
1A
Lampe à incandescence
10 A
Radiateur 2000 W
100 A
Démarreur automobile
1 kA
Moteur de locomotive
10 kA
éclair négatif
100 kA
éclair positif
,
où :
est l'intensité du courant ;
la charge électrique ;
le temps.
3
3
Dans le Système international d'unités, l'intensité du courant se
4
mesure en ampères, une unité de base dont le symbole normalisé est A .
Un ampère correspond à un débit de charge d'un coulomb par seconde.
L'intensité se mesure à l'aide d'un ampèremètre, qui doit être branché en série dans le circuit, ou à l'aide d'une pince
ampèremétrique, qui ne nécessite pas d'ouvrir le circuit.
Densité de courant
La densité de courant est un vecteur décrivant le courant électrique à l'échelle locale. Sa direction indique celle du
déplacement des porteurs de charge (mais son sens peut être opposé pour des porteurs négatifs) et sa norme
correspond à l'intensité du courant par unité de surface. Elle est reliée au courant électrique par :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_électrique
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où :
est l'intensité du courant ;
est une surface ;
est le vecteur densité de courant ;
est le vecteur surface élémentaire.
Dans le système international d'unités, la densité de courant se mesure en
ampères par mètre carré (A m−2).
En tout point d'une surface S, se
définit la densité de courant j et le
vecteur surface élémentaire dS.
Vitesse de propagation
La propagation de l'influx électrique se fait à une vitesse voisine de celle de la lumière (aux effets capacitifs près), mais
ce n'est pas du tout la vitesse des électrons qui le constituent. Ceux-ci voyagent beaucoup plus modestement à
quelques centièmes de millimètre par seconde, en fonction de l'intensité du courant et de la section du conducteur.
Notes et références
1. [[PDF] De Dufay à Ampère, Des deux espèces d'électricité aux deux sens du courant électrique (http://www.amper
e.cnrs.fr/parcourspedagogique/agora/IMG/pdf/Dufay.00.article_BUP.pdf), sur le site du CNRS.
2. « Notion de convention générateur ou récepteur (http://ics.utc.fr/Electricite/Electricite_formats_web/CircElecRegC
ont_web_webLatex/co/cours_13.html) », université de technologie de Compiègne, utc.fr, consulté le
23 octobre 2015.
3. (en) « The Positive and Negative Side of Lightning » (http://www.srh.noaa.gov/jetstream/lightning/positive.htm),
sur National Weather Service. Southern Region Headquarters
4. Le Système international d'unités (SI), Sèvres, Bureau international des poids et mesures, 2006, 8e éd., 92 p.
(ISBN 92-822-2213-6, lire en ligne (http://www1.bipm.org/utils/common/pdf/si_brochure_8_fr.pdf) [PDF]), p. 23, 26.
5. Définitions lexicographiques (http://www.cnrtl.fr/lexicographie/Ampère/0) et étymologiques (http://www.cnrtl.fr/etym
ologie/Ampère/0) de « Ampère » (sens Ampérage) du Trésor de la langue française informatisé, sur le site du
Centre national de ressources textuelles et lexicales qui signale que "cet usage est néanmoins qualifié d'impropre
par le Larousse encyclopédique et le Dictionnaire encyclopédique Quillet".
6. La Commission électrotechnique internationale ([1] (http://www.electropedia.org/)) ignore ce terme : [2] (http://ww
w.electropedia.org/iev/iev.nsf/SearchView?SearchView&Query=%28field+SearchFields+contains+Amp%C3%A9ra
ge+or+field+Definition+contains+Amp%C3%A9rage%29+and+field+Language=fr&SearchOrder=4&SearchMax=0)
.
7. Le Petit Larousse illustré 2008, éd. Larousse, Paris (ISBN 978-2-03-582503-2), p. 37 et le Dictionnaire historique
de la langue française connaissent ce terme.
8. « IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 121-11-45: "total electric
current" » (http://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=121-11-45), sur electropedia.org
(consulté le 19 novembre 2017)
Voir aussi
Bibliographie
Gérard Borvon, Histoire de l'électricité, de l'ambre à
l'électron (https://web.archive.org/web/20160305143
214/http://www.vuibert.fr/ouvrage-9782711724925-hi
stoire-de-l-electricite.html), Vuibert, 2009.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Courant_électrique
Sur les autres projets Wikimedia :
Intensité du courant, sur Wikiversity
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Articles connexes
Circuit électrique
Électricité
Électronique
Courants porteurs en ligne
Densité de courant
Résistance
Tension électrique
Loi d'Ohm
Capteur
Il existe une catégorie consacrée à ce
sujet : Courant électrique.
Liens externes
Gérard Borvon, Association S-eau-S, Histoire de l’électricité. Distribution de l’énergie électrique par courant
continu ou alternatif ? (http://seaus.free.fr/spip.php?article601)
Gérard Borvon, Association S-eau-S, Au sujet du sens conventionnel du courant électrique, du bonhomme
d’Ampère et du tire-bouchon de Maxwell. (http://seaus.free.fr/spip.php?article517)
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