Les unités électriques : volt, ampère, watt, ohm

publié le 10/11/2020 | mis à jour le 26/10/2022 | par Julien Reynaud

Qu’est-ce qu’un courant électrique ?

Le courant électrique qui circule dans les fils de cuivre de votre installation électrique est constitué d’électrons en mouvement chargés négativement. Ces électrons se déplacent très lentement, à une vitesse de l’ordre de 60 cm par heure. La vitesse du courant ou de l’énergie électrique à proprement parler correspond en réalité à la vitesse de l’onde électromagnétique qui passe d’électron en électron.

Dans un fil de cuivre, cette onde électromagnétique se déplace ainsi de charge en charge à une vitesse sensiblement inférieure à celle de la lumière, soit entre 175 000 et 200 000 kms/seconde. En une seconde, un courant électrique peut ainsi parcourir à peu près 5 fois le tour de la Terre.

Pour qualifier un courant électrique et son déplacement dans un conducteur, les scientifiques ont élaboré différentes unités de mesure, à savoir :

• la tension électrique, notée U et mesurée en volts (V) ;
• l’intensité électrique, notée I et mesurée en ampères (A) ;
• la puissance électrique, notée P et mesurée en watts (W) ;
• la résistance, notée R et mesurée en ohms (Ω).

Courant alternatif et courant continu

Il existe deux types de courant électrique : le courant alternatif, abrégé en CA ou AC pour Alternating Current et le courant continu, abrégé en CC ou DC pour Direct Current. Les indications AC ou DC sont souvent accolées à la tension électrique. On parle ainsi d’un courant de 230 volts AC ou 230 volts DC pour indiquer le type d’alimentation électrique nécessaire au fonctionnement d’un appareil.

Dans le cas d’un courant alternatif (AC), les charges électriques se déplacent alternativement vers le – et vers le +. Pour indiquer le nombre de fois que les charges changent de sens, c’est-à-dire la fréquence de ce changement, on utilise le hertz (Hz). En France et dans la plupart des pays du monde, la fréquence du courant alternatif est de 50 Hz, contre 60 aux États-Unis.

Dans un courant continu (DC), les électrons se déplacent toujours dans le même sens, du – vers le +. Beaucoup moins utilisé que le courant alternatif, le courant continu résulte d’une réaction chimique ou photovoltaïque. C’est le type de courant produit notamment par les piles ou les panneaux solaires. Il permet le plus souvent d’alimenter les appareils fonctionnant sur batterie.

Courant monophasé et courant triphasé

On parle pour les installations électriques domestiques de courant électrique monophasé ou triphasé. En réalité, il n’y a aucune différence de nature entre ces deux types courants. Ce qui change, c’est uniquement le moyen de transport, la façon dont est acheminé le courant, à savoir :

• dans un circuit électrique en monophasé, le courant électrique circule dans une seule phase ;
• dans un circuit électrique en triphasé, le courant électrique circule dans trois phases distinctes.

Le triphasé permet de répartir l’intensité du courant dans trois câbles différents afin d’éviter tout risque de surcharge pour l’alimentation en électricité des appareils nécessitant une puissance électrique importante, comme certains fours, lave-linge ou pompes à chaleur de grande capacité.

Le volt (V), l’unité de mesure de la tension électrique

Le volt (V) est l’unité qui mesure la force électromotrice et la différence de potentiel ou de tension entre deux points d’un circuit électrique.

La pile d’Alessandro Volta et l’origine du volt

La création du volt comme unité de mesure est due aux travaux du chercheur Alessandro Volta. En 1800, ce dernier invente la pile à colonne de Volta ou pile voltaïque, l’ancêtre de la pile alcaline, qui produit une tension électrique continue entre deux paires, l’une de zinc et l’autre de cuivre, plongées dans de la saumure ; l’oxydation du zinc produisant des électrons se déplaçant jusqu’au cuivre.

Il faudra néanmoins attendre les années 1880 pour que le Congrès international d’électricité approuve l’utilisation du volt comme unité de mesure de la force électromotrice. La tension est alors définie officiellement comme exprimant une différence de potentiel entre deux pôles d’un conducteur parcouru par un courant d’une intensité d’un ampère et d’une puissance d’un watt.

À quoi correspond la tension électrique ?

Il ne peut y avoir qu’une même tension entre les deux pôles d’un circuit. Cette tension correspond à l’énergie échangée entre chaque particule lors de la circulation du courant depuis un générateur.

L’électricité produite dans les centrales nucléaires ou thermiques possède une tension très élevée. Elle est transportée dans des lignes à haute tension, supérieure à 100 kV et jusqu’à 1 200 kV. La tension est ensuite abaissée pour alimenter les installations électriques individuelles en basse tension, 230 volts pour les installations en monophasé et 400 volts pour les installations en triphasé.

En fonction du voltage et du type de courant, alternatif ou continu, on distingue différents domaines de tension, à savoir :

Les chutes de tension

Un conducteur oppose toujours une résistance au courant, même faible, l’effet joule transformant l’énergie électrique en énergie thermique. Un réseau électrique est donc toujours soumis à une chute de tension qui est proportionnelle à la longueur des câbles d’un réseau. C’est pour limiter ces pertes qu’on transporte l’électricité sur de longues distances à des tensions très élevées.

Ce phénomène s’observe également au sein des installations électriques intérieures qui peuvent subir de légères chutes de tension en fonction de l’état de ses composants ou de la longueur des fils. Ces changements de valeur restent néanmoins minimes et sont sans conséquence sur le bon fonctionnement des appareils électriques branchés sur l’installation.

L’ampère (A), l’unité de mesure de l’intensité électrique

L’ampère (A) est l’unité qui mesure l’intensité d’un courant électrique, c’est-à-dire la quantité d’électrons qu’il déplace, ou son débit pour reprendre l’analogie du cours d’eau.

Définition de l’ampère

Un courant d’un ampère est un courant qui transporte une charge électrique d’un coulomb (C) par seconde dans un conducteur. Un coulomb est une unité de mesure qui correspond à une quantité donnée de particules chargées. L’ampère doit son nom à André-Marie Ampère, un scientifique français ayant fait d’importantes découvertes dans le domaine de l’électromagnétisme.

En 1948, le Comité international des poids et mesures définit officiellement l’ampère comme suit :

En d’autres termes, l’ampère permet d’indiquer la quantité d’électrons qui circulent dans un conducteur métallique par tranche d’une seconde.

Quelle est l’intensité électrique d’une installation domestique ?

Sur un tableau électrique, chaque circuit est connecté à l’alimentation générale via un fusible ou un disjoncteur différentiel indiquant une intensité maximale à ne pas dépasser : 16 ou 20 ou pour un circuit de prises électriques par exemple. Si à l’autre extrémité du circuit la puissance (réactive ou active) demandée est supérieure au flux d’électrons disponible, c’est-à-dire à l’intensité maximale du circuit, l’installation disjoncte pour éviter une surcharge électrique.

Au sein d’une même installation électrique, l’intensité électrique est donc variable d’un circuit à l’autre et s’ajuste en fonction des besoins de chaque appareil électrique. Plus elle est élevée, plus la section du câble ou du fil emprunté par le courant électrique devra être suffisamment grande pour permettre le passage des électrons sans risquer un « embouteillage » et une surchauffe.

Concrètement, pour savoir sur quel circuit et quel type de prise vous pouvez brancher un appareil électrique, vous devez diviser la puissance de l’appareil en Watt par le voltage de l’installation, en l’occurrence 230 Volts. Par exemple, un lave-vaisselle de 1 200 Watts requiert ainsi un courant de 5,22 Ampères. Vous pouvez donc le brancher sur une prise et un circuit supportant 16 Ampères.

Retrouvez dans le tableau ci-dessous les différentes intensités minimales et maximales des disjoncteurs différentiels selon la destination du circuit :

La puissance au compteur ou le kilovoltampère (kVA)

Le kilovoltampère, ou voltampère (VA) est l’unité de mesure de la puissance électrique « apparente ». C’est le produit de l’intensité et de la tension. Elle permet notamment d’indiquer la puissance maximale que peut délivrer le compteur électrique d’une installation électrique. Si la consommation simultanée de vos appareils électriques dépasse cette mesure, votre compteur disjoncte.

Plus vous souhaitez faire fonctionner de nombreux appareils en même temps, plus vous devez avoir souscrit une puissance maximale élevée pour votre compteur électrique. Si vous souhaitez estimer vos besoins en électricité et souscrire une offre appropriée, contactez un de nos conseillers énergie au 09 71 08 05 34 (service et appel gratuit), ou bien utilisez directement notre comparateur d’électricité en ligne.

Le watt (W), l’unité de mesure de la puissance électrique

Comme pour le kilovoltampère, le watt est le produit de l’intensité et de la tension, mais cette unité permet quant à elle de mesurer la puissance électrique « active », c’est-à-dire la puissance nécessaire à un appareil électrique pour fonctionner.

Le watt, l’unité universelle de la puissance

Adopté par le système international d’unités, le watt doit son nom à l’ingénieur écossais James Watt dont les travaux ont notamment permis d’importantes améliorations de la machine à vapeur. C’est également l’inventeur du cheval-vapeur, une unité de mesure qui lui permettait de quantifier et de comparer les puissances fournies par les machines à vapeur de sa conception.

Issu des travaux de James Watt pour mesurer la puissance, le watt n’est pas seulement appliqué à l’électricité. De manière générale, il permet de mesurer une puissance ou un flux énergétique ; un watt correspondant à un joule par seconde. Le watt est ainsi utilisé pour mesurer la puissance fournie par un générateur électrique mais aussi par un moteur thermique ou par les jambes d’un cycliste.

Appliqué aux appareils électriques, le watt permet d’indiquer la puissance électrique nécessaire à leur fonctionnement. Retrouvez à titre indicatif dans le tableau ci-dessous la puissance des appareils électriques domestiques les plus courants :

À quoi correspond le symbole kWh sur votre facture ?

Le wattheure, ou kilowattheure (1 kilowatt correspondant à 1 000 watts) permet de mesurer la quantité d’énergie consommée par un appareil pendant une heure. Lorsqu’on indique la puissance en watt d’un appareil électrique, une ampoule de 50 watts par exemple, cela signifie que cette ampoule consomme 50 watts en une heure. On parle alors de Wh ou plus souvent de kWh.

Sur votre facture mensuelle d’électricité, le symbole kWh correspond à la quantité d’électricité que vous avez consommée sur l’ensemble du mois. Cette unité de mesure permet à votre fournisseur de vous facturer votre consommation en se référant à un tarif unitaire du kilowattheure. Le prix du kWh est donc un critère très important à prendre en compte avant de souscrire un contrat d’électricité.

L’ohm (Ω), l’unité de mesure de la résistance électrique

Contrairement aux unités de mesure précédemment décrites, l’ohm ne caractérise pas directement un courant électrique mais la résistance qui lui est opposée par un composant, un appareil ou par le conducteur lui-même de ce courant.

Définition de la résistance électrique

L’ohm est une unité de mesure adoptée par le Système international qui doit son nom au physicien allemand Georg Ohm, celui-là même qui a notamment élaboré la loi d’ohm publiée en 1827. L’ohm permet de mesurer la résistance électrique d’un matériau, c’est-à-dire la capacité qu’il a de retenir ou de freiner le déplacement d’un courant électrique dans un circuit.

On déduit la résistance électrique auquel est confronté un courant électrique en mesurant la différence de potentiel entre deux points. En théorie, on admet ainsi qu’une résistance d’un ohm correspond à une différence de potentiel d’un volt. Notez qu’aucun conducteur n’oppose une résistance totalement nulle, même le cuivre, qui offre toutefois une résistivité très faible.

Applications domestiques de la résistance électrique

Concrètement, la résistance électrique et ses différentes applications sont très utiles dans l’utilisation domestique de l’électricité. Elle permet par exemple de modifier la tension d’un courant via un transformateur, pour passer du 230 volts à une tension inférieure et ainsi pouvoir alimenter de petits appareils électriques, comme la batterie d’un téléphone portable.

En s’opposant au passage d’un courant électrique, la résistance consomme l’énergie électrique et la transforme en énergie thermique. Ce phénomène physique trouve de nombreuses applications dans la vie de tous les jours. Il permet notamment à une ampoule à incandescence de produire de la lumière ou à un grille-pain ou un convecteur électrique de produire de la chaleur.

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