Quelques pylônes près d'une station de transformation de puissance au lever du soleil. Plus de tension dans un système électrique fait circuler plus de courant. dowell/Getty Images Une grande partie de notre vie quotidienne fonctionne à l'électricité, pourtant la plupart d'entre nous ne connaissent pas la différence entre une ampoule de 60 watts et 75 watts, ou comment la tension de la prise murale fournit suffisamment de jus pour faire fonctionner à la fois une petite lampe de bureau et un micro-ondes puissant.
Les trois unités les plus élémentaires de l'électricité sont la tension ( V ), courant ( je , majuscule "i") et la résistance ( R ). La tension est mesurée en volts , le courant est mesuré en amplis et la résistance est mesurée en ohms .
Une analogie intéressante pour aider à comprendre ces termes est un système de tuyaux de plomberie. La tension est équivalente à la pression de l'eau, le courant est équivalent au débit, et la résistance est comme la taille du tuyau.
Il existe une équation de base en génie électrique qui indique comment les trois termes sont liés. Il dit que le courant est égal à la tension divisée par la résistance ou I =V/R. C'est ce qu'on appelle la loi d'Ohm.
Voyons comment cette relation s'applique au système de plomberie. Disons que vous avez un réservoir d'eau sous pression connecté à un tuyau que vous utilisez pour arroser le jardin.
Que se passe-t-il si vous augmentez la pression dans le réservoir ? Vous pouvez probablement deviner que cela fait sortir plus d'eau du tuyau. Il en va de même pour un système électrique :l'augmentation de la tension fera passer plus de courant.
Disons que vous augmentez le diamètre du tuyau et de tous les raccords du réservoir. Vous avez probablement deviné que cela fait également sortir plus d'eau du tuyau. C'est comme diminuer la résistance dans un système électrique, ce qui augmente le débit de courant.
La puissance électrique est mesurée en watts . Dans un système électrique, la puissance ( P ) est égal à la tension multipliée par le courant.
L'analogie avec l'eau s'applique toujours. Prenez un tuyau et dirigez-le vers une roue hydraulique comme celles qui servaient à faire tourner les meules dans les moulins à eau. Vous pouvez augmenter la puissance générée par la roue hydraulique de deux manières. Si vous augmentez la pression de l'eau sortant du tuyau, il frappe la roue hydraulique avec beaucoup plus de force et la roue tourne plus vite, générer plus de puissance. Si vous augmentez le débit, la roue hydraulique tourne plus vite en raison du poids de l'eau supplémentaire qui la frappe.
Sur la page suivante, nous parlerons plus d'efficacité électrique.
Les systèmes électriques sont plus efficaces lorsqu'une tension plus élevée est utilisée pour réduire le courant. BIBLIOTHÈQUE DE PHOTOS SCIENTIFIQUES/Getty Images Dans un système électrique, augmenter le courant ou la tension entraînera une puissance plus élevée. Disons que vous avez un système avec une ampoule de 6 volts branchée sur une batterie de 6 volts. La puissance de sortie de l'ampoule est de 100 watts. Utiliser l'équation I =P/V , nous pouvons calculer combien de courant en ampères serait nécessaire pour obtenir 100 watts de cette ampoule de 6 volts.
Vous savez que P =100 W, et V =6 V. Donc, vous pouvez réorganiser l'équation à résoudre pour I et substituer les nombres.
I =100 W/6 V =16,67 ampères
Que se passerait-il si vous utilisiez une batterie de 12 volts et une ampoule de 12 volts pour obtenir 100 watts de puissance ?
I =100 W/12 V =8,33 ampères
Donc, ce dernier système produit la même puissance, mais avec la moitié du courant. Il y a un avantage à utiliser moins de courant pour produire la même quantité d'énergie. La résistance dans les fils électriques consomme de l'énergie, et la puissance consommée augmente à mesure que le courant traversant les fils augmente. Vous pouvez voir comment cela se produit en réorganisant un peu les deux équations. Ce dont vous avez besoin, c'est d'une équation de puissance en termes de résistance et de courant. Réorganisons la première équation :
I =V/R peut être retraité comme V =I*R
Vous pouvez maintenant substituer l'équation de V dans l'autre équation :
P =V*I en remplaçant V on obtient P =I*R*I, ou P =I 2 *R
Ce que cette équation vous dit, c'est que la puissance consommée par les fils augmente si la résistance des fils augmente (par exemple, si les fils deviennent plus petits ou sont faits d'un matériau moins conducteur). Mais il augmente considérablement si le courant traversant les fils augmente. Donc, l'utilisation d'une tension plus élevée pour réduire le courant peut rendre les systèmes électriques plus efficaces. L'efficacité des moteurs électriques s'améliore également à des tensions plus élevées.
Cette amélioration de l'efficacité est ce qui a conduit l'industrie automobile à envisager de passer des systèmes électriques de 12 volts aux systèmes de 42 volts dans les années 1990. Alors que de plus en plus de voitures sont livrées avec des équipements électriques - écrans vidéo, sièges chauffants, climatisation « intelligente » – ils nécessitaient d'épais faisceaux de câbles pour fournir suffisamment de courant. Le passage à un système à tension plus élevée fournirait plus de puissance avec un câblage plus fin.
Le changement n'a jamais eu lieu, parce que les constructeurs automobiles ont pu augmenter l'efficacité avec la technologie numérique et des pompes électriques plus efficaces à 12 volts. Mais certains nouveaux modèles utilisent des systèmes hybrides avec un générateur séparé de 48 volts pour alimenter des fonctionnalités avancées telles que l'arrêt du ralenti tout en augmentant l'efficacité globale du système.
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Publié à l'origine :31 octobre 2000
