Quantité d'électricité
Q = I · t
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Quantité d'électricité | Q | C |
| Intensité | I | A |
| Temps | t | s |
Elec Class
apprendre l'électricité en manipulant
Fiche de cours · chapitre 3 sur 15
La tension (en volts) est la différence de potentiel entre deux points, qui pousse les charges ; le courant (en ampères) est la quantité de charges qui traverse un fil chaque seconde : I = Q / t. Pour qu'un courant circule, il faut une tension et un circuit fermé.
Le résultat se calcule sous tes yeux, ligne par ligne, comme au tableau.
1Je cherche
2Je donne les valeurs connues
Formule utilisée Q = I · t
3Le résultat
Quantité d'électricité Q7 200 C
Un courant de 2 A pendant 3 600 s fait passer 7 200 C.
La définition, l'essentiel à retenir et des exemples de tous les jours.
La tension U entre deux points est la différence de leurs potentiels (V_A − V_B), en volts : c'est elle qui met les charges en mouvement. Le courant I est le débit de charges, en ampères : 1 A = 1 C/s. Par convention, il circule du + vers le − à l'extérieur du générateur (les électrons vont en sens inverse).
La quantité d'électricité Q = I·t se compte en coulombs ou en ampères-heures. La densité de courant J = I/S (A/mm²) limite l'échauffement d'un conducteur. Le réseau européen distribue 230 V entre phase et neutre, 400 V entre phases.
La tension, c'est la différence de hauteur entre le château d'eau et ton robinet : plus elle est grande, plus l'eau pousse fort. Le courant, c'est le débit, en litres par seconde, comme l'intensité compte des coulombs par seconde. Robinet fermé, la pression est là mais rien ne coule : c'est le circuit ouvert, avec une tension et sans courant. Limite : dans un fil, les charges sont déjà partout et ne se vident pas comme un réservoir.
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Quantité d'électricité | Q | C |
| Intensité | I | A |
| Temps | t | s |
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Densité de courant | J | A/mm² |
| Intensité | I | A |
| Section | S | mm² |
| Grandeur | Symbole | Unité |
|---|---|---|
| Section | S | mm² |
| Diamètre | d | mm |
Quatre étapes pour réussir un exercice, puis un exemple corrigé ligne par ligne.
Une tension entre deux points, un courant dans une branche, une quantité d'électricité ou une densité de courant ?
Heures en secondes (× 3 600) pour des coulombs, heures gardées pour des ampères-heures ; section en mm² pour J en A/mm².
Q = I × t, I = Q / t ou t = Q / I ; pour un fil rond, calcule d'abord S = π × d² / 4, puis J = I / S.
Une batterie tient des heures, pas des secondes ; un fil domestique porte quelques ampères par mm², pas des centaines.
Une batterie de 40 Ah débite un courant constant de 2 A. Combien de temps peut-elle tenir ? Quelle quantité d'électricité, en coulombs, cela représente-t-il ? Un fil de 1,5 mm² parcouru par 10 A : quelle densité de courant ?
Q = I · t donc t = Q / I = 40 / 2 = 20 h.
En coulombs : 40 Ah × 3 600 = 144 000 C (1 Ah = 3 600 C).
J = I / S = 10 / 1,5 = 6,7 A/mm² : trop pour une installation domestique (on admet 5 à 6 A/mm²), le fil chaufferait.
Avec la charge et la durée : I = Q / t. Par exemple, 600 C en 5 minutes (300 s) donnent I = 600 / 300 = 2 A. Dans un circuit, on la trouve aussi par la loi d'Ohm, I = U / R.
Le voltmètre se branche en parallèle, aux deux bornes du composant ; l'ampèremètre en série, dans le circuit ouvert, pour que le courant le traverse. Un ampèremètre branché en parallèle fait un court-circuit et grille souvent son fusible.
Par une convention fixée au XIXe siècle, avant la découverte de l'électron (1897). Le sens choisi s'est révélé opposé au mouvement des électrons, mais tous les calculs restent justes : on a gardé la convention.
C'est le courant qui traverse le corps qui blesse : quelques dizaines de milliampères suffisent, d'où le seuil de 30 mA des disjoncteurs différentiels. Mais c'est la tension qui fait passer ce courant : au-delà de 50 V alternatifs, elle est considérée comme dangereuse.
Le courant est le phénomène, des charges qui se déplacent ; l'intensité est sa mesure, en ampères. On dit « un courant de 2 A » pour « un courant d'intensité 2 A ».
Leurs deux pattes touchent le même fil, au même potentiel : la tension entre elles est presque nulle, donc aucun courant ne les traverse. Un oiseau qui toucherait deux fils à la fois, ou un fil et un pylône, serait électrocuté.
La tension est la « pression » qui pousse les charges, en volts, entre deux points ; le courant est le débit de charges qui en résulte, en ampères, dans un conducteur. Sans circuit fermé, il y a une tension mais pas de courant.
3 600 C : un ampère pendant une heure, soit 3 600 secondes. Une batterie de 40 Ah stocke donc 144 000 C.
Du plus simple au plus complet, chaque exercice a sa correction pas à pas.
Au labo, mesurer la tension aux bornes de la pile, de l'interrupteur et de la résistance, interrupteur ouvert puis fermé : les élèves constatent qu'ouvert, l'interrupteur a toute la tension de la pile à ses bornes alors qu'aucun courant ne passe.
Utiliser Elec Class en classe