Introduction

L'intensité d'un courant électrique correspond à une des nombreuses grandeurs mesurables au sein des circuits électriques. Cette mesure permet alors de connaître le débit des charges électriques à travers une section du circuit étudié. L'intensité du courant électrique possède comme unité l'ampère qui est noté A. Cette unité tient son nom du célèbre physicien français André-Marie Ampère qui travaillera longuement et produira de nombreux travaux en rapport avec l'électricité.

L'intensité du courant électrique est la même dans tous les dipôles d'un circuit en série : c'est la loi d'unicité de l'intensité dans un circuit série.

L'intensité I du courant qui circule dans la branche principale est égale à la somme des intensités I1 et I2 qui circule dans les branches dérivées :

I = I1 + I2

Cette relation constitue la loi d'additivité des intensités des courants.

L'intensité du courant continu

Le courant continu, noté CC en Français ou DC en Anglais, correspond a un courant électrique dont l'intensité reste indépendant du temps, on dit donc de celle-ci qu'elle est constante. C'est notamment le type de courant qui est délivré par les piles ou encore les accumulateurs.

On peut donc appeler courant continu tout courant périodique dont l'intensité reste toujours relativement proche de sa valeur moyenne ou encore un courant périodique dont la composante continue, c'est-à-dire sa valeur moyenne est d'importance primordiale. Il est également possible de nommer courant continu tout courant électrique qui circule de façon continue ou très majoritairement dans le même sens. On dit alors de ce courant qui est unidirectionnel.

L'intensité du courant alternatif

L'intensité lumineuse joue un rôle important dans le fonctionnement de tous les organes électriques que nous utilisons et ce, sans que nous en ayons conscience. En effet, l'intensité du courant qui traverse une ampoule aura pour incidence la force de l'éclairage du filament de cette dernière. Dans le cas d'un moteur,l'intensité du courant le fera tourner plus ou moins vite. Dernier point important, c'est l'intensité d'un courant qui peut être dangereuse pour l'Homme, voire mortelle.

Histoire du courant alternatif

L'électricité est un phénomène naturel qui a commencé a être étudié dès le 16 ème siècle.

L'arrivée du courant alternatif date de 1882 en France par l'invention de l'ingénieur Lucien Gaulard : le transformateur. Cela créa une véritable révolution dans l'industrie de distribution d'électricité. Comme le courant alternatif présentait plus d'avantages, il a rapidement remplacé le courant continu.

Un transformateur est un appareil censé modifier la tension et l'intensité d'un courant délivré par une source d'énergie alternative sans en changer la fréquence ou la forme.

Lucien Gaulard

Lucien Gaulard est un ingénieur français ayant vécu de 1850 à 1888. Celui-ci, spécialisé dans l'électricité, même s'il à tout de même été chimiste est un scientifique qui est surtout connu pour son invention du transformateur électrique.

Cependant, ce célèbre ingénieur français a terminé sa vie assez jeune, laissant alors derrière-lui restait de nombreux travaux en suspend qui seront menés à bien par d'autres scientifiques.

Il laisse cependant derrière lui ces règles :

  • La tension augmente avec l’intensité du courant primaire ;
  • La tension augmente avec le nombre de spire de l’enroulement secondaire ;
  • La tension augmente les alternativités du courant primaire.

La production du courant alternatif

Le courant alternatif correspond à un courant qui produit toujours de la même façon et ce sont les mêmes mécanismes qui entrent cause.

Afin de créer du courant alternatif, on utilise une turbine et un alternateur. C'est également ainsi qu'il est produit dans les centrales électriques. En voici le détail :

  1. Une turbine est mise en rotation par de l'eau ou de la pression comme de la vapeur d'eau ;
  2. La turbine entraîne alors l'axe du rotor de l'alternateur sur lequel sont encrés plusieurs électroaimants ;
  3. Le courant électrique alternatif est produit par les interactions entre les électroaimants du rotor et le fil de cuivre en bobines autour du stator.

Les caractéristiques d'un courant alternatif

Afin de mesurer les caractéristiques d'un courant, on utilise souvent un appareil comme celui ci-dessus : un multimètre. Ces appareils concentrent en un seul plusieurs appareils de mesure : voltmètre, ohm-mètre, ampèremètre. C'est un outil indispensable des électriciens et de tous ceux qui travaillent avec de l'électronique.

On dit d'un courant électrique alternatif qu'il est périodique et sinusoïdal.

Périodique car sa tension change de sens de manière périodique en s'inversant constamment et sinusoïdal car la tension varie au cours du temps en décrivant une courbe sinusoïdale.

Valeur instantanée

On peut calculer la valeur instantanée d'un courant électrique alternatif à l'aide de l'équation suivante :

    \[ u (\left( t \right) = u _ { 0 } \cdot sin \left( \omega \cdot t \right) \]

dans laquelle :

  • u0 correspond à l'amplitude du signal et tension de la crête exprimée en Volts (V) ;
  • ω correspond à la pulsation du signal exprimée en radians par seconde (rad.s-1). Elle se calcule avec ω = 2⋅π⋅ƒ ;
  • ƒ représente la fréquence du signal exprimée en Hertz (Hz) ;
  • T correspond à la période du signal exprimée en secondes (s).

L'intensité du courant alternatif

L'équation représentant l'intensité du courant électrique est du type suivant :

    \[ i \left( t \right) = i _ { 0 } \cdot sin \left( \omega \cdot t + \phi \right) \]

dans laquelle :

  • i0 correspond à amplitude du signal exprimée en ampères (A) ;
  • φ correspond au déphasage du signal, également appelé phase à l'origine et s'exprime en radians.

La période du courant alternatif

La période est le temps en secondes (s) nécessaire à ce que le graphique du courant alternatif se retrouve dans la même position.

Les phases du courant alternatif

Le courant alternatif peut être monophasé ou triphasé.

Courant alternatif monophasé

Le courant alternatif monophasé est celui utilisé par le grand public. Il se compose de deux conducteurs, le neutre et la phase.

Le neutre est relié à la terre au dernier transformateur.

Courant alternatif triphasé

Dans le domaine des industries, on utilise des câbles dits triphasés. Ces derniers se composent de 4 conducteurs : 3 phases et un neutre, relié à la terre.

Chacune des 3 phases porte un courant déphasé de 120° par rapport aux deux autres.

Dans un compteur électrique domestique comme il y a chez vous, l'arrivée générale d'électricité est branchée directement depuis le circuit électrique de la ville. Il faut alors le diviser afin de fournir l'électricité nécessaire à chaque pièce et à chaque élément de votre installation électrique telle que les lampes, les prises électriques, etc. C'est pourquoi, afin de dégrouper tout cela, que l'n utilise des tableaux dérivation comme celui-ci. Ils permettent aussi d'y ajouter des disjoncteurs, petits appareils qui en cas de court-circuit vont stopper le courant électrique afin d'éviter les accidents ou l'endommagement des appareils électriques ou des câbles qui y sont associés.

La densité volumique du courant électrique alternatif

On définit la densité d'énergie comme l'énergie présente par unité de volume en un point. Aussi appelée densité énergétique, elle sert à travailler sur des phénomènes physiques complexes comme la cosmologie ou encore la relativité générale, sans oublier l'électromagnétisme et la mécanique.

La densité d'énergie d'un objet fait référence à sa densité d'énergie massique ou volumique quand il s'agit d'un matériau de stockage d'énergie tel qu'un carburant.

La densité d'énergie est expliquée par des phénomènes physiques dictés par plusieurs équations dont celles de Maxwell-Gauss.

James Clerk Maxwell est un physicien d’origine écossaise. Toute sa vie il a travaillé sur les champs électriques et magnétiques et il a également contribué à l’élaboration de nombreuses lois physiques dans son domaine. Il est considéré comme l’un des scientifiques les plus influents du XIXème siècle.

Les équations de Maxwell-Gauss, aussi connues sous le noms d’équations de Maxwell-Lorenz sont des équations fondamentales de la physique. En effet, ce sont elles qui régissent l’électromagnétisme. Elles tiennent leur nom du physicien James Clerk Maxwell d’origine écossaise. Toute sa vie il a travaillé sur les champs électriques et magnétiques et il a également contribué à l’élaboration de nombreuses lois physiques dans son domaine. Il est considéré comme l’un des scientifiques les plus influents du XIXèmesiècle.

Elle réunit sous la forme d’équations intégrales des lois déjà connues telles que celles de théorèmes de Gauss, Ampère et Faraday.

Les équation de Maxwell sont essentielles puisqu’elles démontrent qu’en régime stationnaire, les champs électrique et magnétiques sont indépendants l’un de l’autre, ce qui n’est pas nécessairement le cas lorsque l’on se trouve en régime variable. En effet, dans le cas le plus général, il faut alors parler du champ électromagnétique puisque la séparation entre l’électrique et le magnétique n’est qu’un aspect visualisé par l’Homme.

L'effet Joule est la réaction thermique et le dégagement de chaleur qui provient d'une résistance électrique lorsqu'un courant électrique la traverse. Cette appellation a été donnée en référence au physicien anglais James Prescott Joule qui l'a découvert en 1840.

Les avantages du courant alternatif

Les avantages du courant alternatif comparé au courant continu est que l'on peut modifier son intensité ou sa tension à l'aide d'un transformateur.

Grâce aux transformateurs, on peut transporter du courant haute tension de plus faible intensité, ce qui permet de diminuer l'effet Joules. Il suffit avant de redistribuer l'électricité aux utilisateurs de la transformer à nouveau.

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Clément

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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