La tension électrique
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• dire ce qu'est la tension électrique et utiliser ses unités ;
• mesurer une tension avec un voltmètre branché en dérivation, et lire un appareil à aiguille ;
• distinguer tension à vide d'un générateur et tension nominale d'un récepteur ;
• utiliser la notation UAB, la flèche-tension et le caractère algébrique de la tension ;
• appliquer la loi des mailles en série et en dérivation ;
• mesurer une tension continue à l'oscilloscope.
Situation de départ
Sur une pile on lit « 4,5 V », sur une petite lampe « 4,5 V - 0,3 A », sur un chargeur « 5 V », et les poteaux des lignes électriques portent un panneau « danger haute tension ». Que signifie ce « V » ? Une lampe marquée 4,5 V est-elle une sorte de pile ?
I. La tension électrique
Les nombres suivis de la lettre V qu'on lit sur les piles, les générateurs, les lampes ou le compteur de la STEG sont des valeurs d'une grandeur qui caractérise un dipôle : la tension électrique entre ses deux bornes.
La tension se note U. Son unité est le volt (V). On utilise aussi :
Quelques ordres de grandeur
| Situation | Tension |
|---|---|
| pile de lampe de poche | 1,5 V ou 4,5 V |
| batterie de voiture | 12 V |
| prise de courant (secteur) | 220 V à 230 V |
| anguille électrique | jusqu'à 600 V |
| ligne haute tension | jusqu'à 400 000 V (400 kV) |
| un citron avec deux métaux | quelques dixièmes de volt |
II. Mesurer une tension : le voltmètre
Le voltmètre (souvent un multimètre en position V) possède deux bornes : la borne V (rouge, ou +) et la borne COM (noire, ou -), un commutateur DC / AC et des calibres. On le branche en dérivation aux bornes du dipôle, sans ouvrir le circuit.
• Voltmètre en dérivation : ses deux bornes sont reliées aux deux bornes du dipôle.
• Pour lire une valeur positive aux bornes d'un récepteur, on relie la borne V à la borne du dipôle par laquelle arrive le courant ; aux bornes d'un générateur, on relie V à la borne +.
• On commence par le plus grand calibre, puis on prend le plus petit calibre supérieur à la tension. Avec une aiguille : U = C × n / N.
Voltmètre à aiguille, calibre 10 V, échelle de 100 divisions, aiguille sur la division 72 : U = 10 × 72 / 100 = 7,2 V.
L'ampèremètre se branche en série (il faut ouvrir le circuit) ; le voltmètre se branche en dérivation (on ne touche pas au circuit).
III. Tension aux bornes d'un dipôle
1. Dipôle isolé
Branchons un voltmètre aux bornes de dipôles isolés (reliés à rien d'autre) : une pile indique environ la valeur écrite sur elle (par exemple 4,4 V pour une pile de 4,5 V) ; une lampe, un moteur, une diode, un interrupteur indiquent 0 V.
• Un dipôle isolé qui présente une tension à ses bornes est un générateur ; sa tension à vide est appelée force électromotrice (f.e.m.).
• La tension écrite sur un récepteur est sa tension nominale : la tension à lui appliquer pour qu'il fonctionne normalement. Plus faible, il fonctionne mal ; beaucoup plus forte, il est détérioré.
2. Dans un circuit
• Circuit ouvert : aucun courant ne passe ; la tension est nulle aux bornes des récepteurs, mais pas aux bornes de la pile, ni aux bornes de l'interrupteur ouvert.
• Circuit fermé : une tension apparaît aux bornes de chaque récepteur traversé par le courant ; la tension aux bornes d'un fil ou d'un interrupteur fermé est nulle.
Il peut y avoir une tension sans courant (pile seule, interrupteur ouvert), mais pas de courant dans un récepteur sans tension à ses bornes.
IV. La tension est une grandeur algébrique
Mimba-Educ ouvre bientôt
Tu as découvert le début de ce cours. La suite s'ouvrira le 22 novembre 2026, jour de l'ouverture officielle du site.
Visiter un autre cours