Par Jeffrey Ober | 21 avril 2023 | 13h06 EST

La différence de potentiel, communément appelée tension, est la force motrice du courant électrique. Une tension plus élevée pousse plus de courant dans un circuit, tout comme une pente plus raide encourage un roulis plus rapide. Dans une boucle fermée, la tension est l’énergie par unité de charge qui déplace une particule chargée d’un point à un autre. Exprimée en joules par coulomb, son unité SI est le volt (V).
Mathématiquement, la tension est définie comme :
V =E / Q =J / C
Ici, E est l'énergie électrique en joules (J), et Q est la charge électrique en coulombs (C). La tension détermine la force avec laquelle une charge positive (ou une charge négative dans la direction opposée) est poussée sur une distance donnée.
Volt doit son nom à Alessandro Volta, un pionnier de l'électricité et du magnétisme.
La tension peut également être considérée comme une force (newtons) agissant sur une distance (mètres). En ce sens, cela représente le travail effectué pour déplacer la charge entre deux points.
Dans les circuits pratiques, la tension est généralement mesurée aux bornes d’une batterie, d’une résistance ou de tout autre élément. La différence de potentiel de la batterie entre ses bornes négatives et positives détermine le flux de courant. La résistance, à son tour, limite ce flux, maintenant ainsi l'équilibre.
Ces trois grandeurs fondamentales :le courant (I), la tension (V) et la résistance (R) – sont liées entre elles par la loi d'Ohm :
I =V / R
Le courant quantifie la quantité de charge passant par un point par seconde, mesurée en ampères (A). Un ampère équivaut à un coulomb par seconde. Bien que la définition soit circulaire (un ampère équivaut à des coulombs par seconde), cette représentation clarifie que le courant est un flux de charge réel et mesurable.
Le courant conventionnel suppose que les charges positives se déplacent de la borne positive de la batterie vers la borne négative. En réalité, les électrons (des particules chargées négativement) se déplacent dans la direction opposée, mais les deux descriptions reflètent le même transfert d'énergie.
Les électriciens, les ingénieurs et les scientifiques utilisent généralement un multimètre pour mesurer la tension, le courant et la résistance dans un seul appareil.
Même les charges stationnaires génèrent un champ électrique décrit par la loi de Coulomb :
E =kQ / r²
où Q est la charge en coulombs, k est la constante de Coulomb, et r est la distance de la charge en mètres. L'intensité de ce champ nous permet de calculer l'énergie potentielle électrique en un point donné.
La même relation conduit à la force électrique entre les charges :F =Eq . Cette branche de la physique est connue sous le nom d'électrostatique.
À l'aide d'une charge test, nous pouvons déduire le potentiel électrique dû à une charge ponctuelle :
V =kQ / r
Contrairement au champ électrique, qui diminue avec le carré de la distance, le potentiel diminue linéairement avec la distance.
La tension est la pierre angulaire de l’électronique moderne :prises de courant, batteries de voiture, smartphones et éclairage. Dans les circuits plus complexes, des composants tels que des condensateurs (deux plaques séparées par un diélectrique) et des inducteurs façonnent le flux de courant pour obtenir les effets souhaités.
De plus, les charges en mouvement génèrent des champs magnétiques, reliant la différence de potentiel électrique au spectre électromagnétique plus large. Cette interaction sous-tend des technologies telles que la radio, la communication par satellite et le transfert d'énergie sans fil.