La définition de la tension électrique

La définition de la tension électrique en bref

La tension électrique est une grandeur physique qui représente la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit. Elle se mesure en volts (symbole V) ou kilovolts (kV, 1kV = 1000V) et est souvent représentée par la lettre U.

Définitions de la tension électrique continue et de la tension électrique alternative

On distingue classiquement deux types de tension électrique : la tension continue (notée DC pour Direct Current en anglais) et la tension alternative (AC ou Alternative Current).

La tension continue est constante dans le temps et ne change pas de polarité, c’est par exemple la tension délivrée par un générateur, comme une pile ou une batterie. La tension alternative varie constamment dans le temps et change de polarité. Dans nos foyers, la tension sur les prises domestiques est de 230 V (valeur dite “efficace”), il s’agit en fait d’un signal électrique sinusoïdal avec une fréquence de 50Hz (le signe de la tension change 100 fois par seconde), qui varie entre +325 volts et -325 volts.

Comment se mesure la tension électrique ?

Pour procéder à la mesure de la tension, on utilise un voltmètre ou un multimètre (appareil capable de mesurer à la fois la tension et le courant). Il suffit de connecter ce voltmètre aux bornes du circuit entre lesquelles on veut mesurer la tension.

Quelle est la différence entre tension électrique, intensité électrique et puissance électrique ?

Il est important de distinguer la tension électrique de l’intensité électrique et de la puissance électrique. L’intensité électrique mesure le flux de charges électriques qui circulent dans un circuit, tandis que la puissance électrique mesure la quantité d’énergie électrique convertie par unité de temps. La puissance électrique P est égale au produit de la tension U et de l’intensité I : P=U*I

Une autre relation physique bien connue relie la tension et l’intensité : il s’agit de la loi d’Ohm U=R*I? Cette loi traduit le fait que la tension aux bornes d’un dipôle est proportionnelle à l’intensité traversant le dipôle et à la résistance électrique R exercée par ce dipôle.

Analogie avec un circuit hydraulique

Une analogie courante pour expliquer la tension électrique est de la comparer à la pression de l’eau dans un système hydraulique. Dans un système hydraulique, la pression de l’eau représente la force qui pousse l’eau à travers les tuyaux. De même, la tension électrique représente la force qui pousse les électrons à se déplacer à travers un circuit électrique.

Lorsqu’il y a une différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit, cette différence crée une tension qui agit comme une force motrice pour les électrons. Plus la différence de potentiel est élevée, plus la tension électrique est forte et plus les électrons sont poussés avec force à travers le circuit.

De même, dans un système hydraulique, plus la pression de l’eau est élevée, plus l’eau est poussée avec force à travers les tuyaux. La pression de l’eau et la tension électrique sont donc toutes deux des forces motrices qui poussent un fluide (eau ou électron) à travers un système (tuyaux ou circuit électrique).

Les notions de tension électrique et de différence de potentiel sont souvent utilisées indistinctement. En effet dans un régime stationnaire (par exemple en tension continue), la tension est égale à la différence de potentiel entre deux points du circuit. Dans le cas général en revanche, il est nécessaire de distinguer les 2 notions : en particulier en régime variable des phénomènes électromagnétiques rendent la notion de différence de potentiel invalide.

Il est alors nécessaire de revenir à des notions fondamentales pour une définition : la tension électrique correspond à la circulation du champ électrique le long de la portion de circuit étudiée, i.e. l’intégrale du champ électrique sur le chemin emprunté par une charge électrique fictive.

Dans tous les cas la tension s’exprime en volt, unité qui correspond à une énergie (exprimée par exemple en joule) par charge électrique (en coulomb) : 1 volt correspond à un joule par coulomb. On peut donc interpréter la tension électrique comme l’énergie nécessaire pour déplacer une charge électrique unitaire le long d’un circuit.

En France, les réseaux électriques sont divisés en plusieurs domaines de tensions, chacun ayant une application spécifique :

Le domaine de très basse tension électrique (TBT)

Ce domaine désigne les circuits utilisant des tensions inférieures à 50 volts en alternatif (ou 120 volts en tension continue). Ce domaine est notamment utilisé pour alimenter les appareils électroniques tels que les téléphones portables et les ordinateurs.

Le domaine de basse tension électrique (BT)

Ce domaine couvre la plage entre 50 et 1000 volts (en alternatif). Il concerne par exemple les applications domestiques telles que les lampes et les prises de courant. (NB: l’ancienne distinction BTA/BTB a disparu depuis la norme NFC 18-510 de 2012)

Les domaines de haute tension électrique (HTA ou HTB)

On distingue le domaine de la haute tension A (HTA), qui couvre la plage de tension entre 1 et 50 kV et le domaine de haute tension B (HTB) au-delà de 50 kV. Ces niveaux de tension sont rencontrés sur les lignes de transports d’électricité ou pour l’alimentation de gros sites consommateurs (certaines industries lourdes par exemple).

Chaque domaine de tensions possède ses normes et réglementations spécifiques pour garantir la sécurité des personnes et des installations. Les différents niveaux de tensions sont également utilisés pour réduire les pertes d’énergie lors du transport de l’électricité sur de longues distances.