ENERGIES RENOUVELABLES

ENERGIES RENOUVELABLES
2007-2008
http://www.poweron.ch/fr (Association des entreprises électriques suisses)
[Cours n°1 - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis] Page 1
Bases & physique
1 / Qu'est-ce que l'électricité ?
Afin de comprendre ce qu'est l'électricité, nous devons nous
pencher sur la physique. Nous ne pouvons en effet pas faire
autrement que d'expliquer les principaux termes et éléments par des
images, des représentations et des exemples. Le principal problème
est que le courant électrique ne se voit pas, ne se sent pas ni ne
s'entend. On ne reconnaît l'électricité qu'au travers de l'effet qu'elle
produit. Empruntons donc le même chemin que les scientifiques:
ayons recours à des images, des modèles et des calculs.
Effets du courant électrique :
 lumière
 chaleur
 magnétisme (force)
 chimie (électrolyse)
 physiologie (médecine)
 effet électronique
2 / Structure de l'atome
En principe, un atome se compose d'un noyau et d'un nuage
électronique. Le noyau de l'atome comprend des protons et des
neutrons. Des électrons tournent en orbite autour du noyau de
l'atome.
Potentiel (ou charge) des constituants de l’atome:
Le noyau composé de neutrons et de protons (charges +)
Le nuage électronique composé d'électrons (charges -)
3 / La tension
La tension électrique est la différence de potentiel entre deux points (ou charges) de référence.
Représentée en abrégée par la lettre V ou la lettre U, son unité est le volt.
3.1 / Production de tension
Tous les appareils qui entraînent une séparation de charge sont appelés générateurs de tension.
Il existe de nombreuses possibilités de produire une tension :
 par frottement, par exemple la charge statique
 par des aimants en mouvement, par exemple les générateurs
 par la chaleur, par exemple le thermocouple
 par la lumière, par exemple l'opto-capteur, les cellules solaires
 par la pression, par exemple Piezo
 par des procédés chimiques, par exemple batteries de piles sèches ou accumulateurs

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3.2 / Types de tension
Les producteurs de tension fournissent différents types de tension :
 Tension continue (piles, thermocouples et opto-capteurs)
 Tension alternative (générateurs des centrales)
3.2.1 / Tension continue
La tension continue présente toujours le même comportement et la même polarité.
Symbole graphique : -
Abréviation : DC (Direct Current)
3.2.2 / Tension alternative
La tension alternative change constamment son comportement et sa polarité.
Symbole graphique : ~
Abréviation : AC (Alternating Current)

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4 / Loi de l'intensité
L'intensité d’un courant électrique est représentée en abrégée la lettre I. L'unité du courant
électrique est l’ampère (A).
Lors de l'utilisation d'énergie, les charges dans une source de tension se séparent : une tension
se produit. La tension s'efforce d'annuler cette séparation de charge. Ceci ne peut se produire
au sein d'une source de tension, tant que les forces de séparation font effet.
Par contre, si l'on connecte la source de tension à un consommateur par le biais de
conducteurs métalliques, ce consommateur compense la charge – la boucle est bouclée.
Malgré la compensation de la charge, la tension est maintenue aussi longtemps que les forces
de séparation de la charge font effet.
4.1 / Sens du courant
Au 19e siècle, l'origine du courant électrique était encore floue. Il avait été décidé que le
courant électrique s'écoule vers le pôle négatif. Par la suite, il à été démontré que le courant
correspond à un déplacement des électrons de la borne positive à la borne négative du
générateur. Par convention on retiendra le sens d’origine (du + vers le -).
4.2 / Courant physique
On caractérise le flux réel des électrons allant du pôle négatif au pôle positif de « sens du
courant électronique » ou de « sens du courant physique ».
5 / La résistance
La résistance électrique est désignée par la lettre R.
Son unité est l'Ohm.
symbole (grec : Omega)

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5.1 / Résistivité
Chaque conducteur métallique présente une résistance électrique.
Des mesures effectuées sur des conducteurs de divers matériaux
montrent que la résistance électrique dépend du matériau, pour
autant que les conducteurs soient de dimensions égales. La grandeur
électrique qui caractérise le matériau se nomme résistivité. Le
cuivre présente par exemple une résistivité moins élevée que
l'aluminium ou le fer. C'est pourquoi la plupart des conducteurs sont
en cuivre.
Symbole (grec : Rho)
La résistance d'un conducteur dépend, en plus du matériau, de sa section A et de sa
longueur l. Plus la section est grande, plus la résistance est petite ; plus la longueur est
grande, plus la résistance est élevée.
La formule pour calculer la résistance électrique est la suivante :
Le tableau vous donne les valeurs de la résistivité de divers matériaux à 20°C.
5.2 / Exemple :
Quelle est la résistance d'un rouleau de câble de 25 m de long comprenant 1 mm2 de
conducteur de cuivre ?
Solution :

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5.3 / Couplage de résistances
Plusieurs consommateurs peuvent être connectés à une source de tension. On différencie deux
types de couplages :
 Couplage en série
 Couplage en parallèle
5.4 / Couplage en série
Le couplage en série est synonyme de prolongation du conducteur électrique.
Dans un couplage en série, la résistance totale est égale à la somme de toutes les
résistances:
Rg = R1 + R2 + R3 +...
Couplage de résistances « les unes dernières les autres »
5.5 / Couplage en parallèle
Le couplage en parallèle correspond à un agrandissement de la section du conducteur. Dans
une installation domestique, les divers consommateurs (machine à laver, éclairage, radio,
cuisinière électrique, etc.) sont connectés en parallèle. Pour les couplages en parallèle, la
valeur réciproque de la résistance totale est égale à la somme des valeurs réciproques des
résistances.
Couplage de résistances « les unes à côté des autres ».