Les ingénieurs électriciens utilisent l’électricité pour accomplir des tâches utiles en concevant des circuits dans lesquels les tensions et les courants sont contrôlés, modifiés et utilisés par une variété de composants différents. Ces tensions et ces courants représentent toutefois de l’énergie : un circuit est un système énergétique dans lequel la tension fonctionne comme une énergie potentielle et le courant est similaire à l’énergie cinétique. Les composants que nous incorporons dans les circuits électriques ne peuvent pas contrôler et utiliser l’énergie électrique à moins que quelque chose ne génère également de l’énergie électrique, et c’est pourquoi les circuits ont des sources de tension et des sources de courant. Nous appelons ces éléments des sources car ils fournissent à un circuit l’énergie électrique nécessaire à son bon fonctionnement.
Caractéristiques des sources de tension
Une source de tension génère une différence de potentiel entre ses deux bornes. Lorsque ces deux bornes sont reliées à un réseau de composants interconnectés qui forment un chemin conducteur continu, le courant circule.
Les circuits électriques simples se composent souvent d’une source de tension reliée à quelques composants. Dans ces situations, la borne négative de la source est interprétée comme le nœud de référence à zéro volt, et par conséquent, le nœud connecté à la borne positive de la source aura une tension égale à la valeur de la source.
Cependant, il est important de garder à l’esprit que les sources de tension peuvent occuper diverses positions dans un réseau électrique, et par conséquent, la borne négative ne sera pas toujours à 0 V. Par exemple :
Donc, la valeur de la source n’indique pas toujours la tension à la borne positive ; la valeur de la source indique plutôt la différence de tension entre la borne négative de la source et la borne positive de la source.
Unités
La valeur d’une source de tension est la différence de potentiel générée entre les deux bornes de la source, et par conséquent, la valeur est rapportée en volts. Un volt est égal à un joule par coulomb. Ainsi, la tension indique la quantité d’énergie potentielle par coulomb de charge électrique. Pour mettre cela en pratique, si une source de 5 V et une source de 10 V sont connectées à deux circuits identiques, la source de 10 V propulse la charge électrique avec deux fois plus d’énergie et par conséquent produira deux fois plus de courant.
Sources de tension idéales
Lorsqu’un symbole de source de tension apparaît dans un schéma, il représente une source de tension idéale. Par « idéale », nous entendons que la tension générée par la source ne fluctue jamais et n’est pas affectée par la quantité de courant consommée par le circuit. Les sources de tension de la vie réelle ne sont jamais idéales.
Il arrive souvent que cette différence entre la théorie et la réalité n’ait pas d’effet significatif sur le fonctionnement du circuit et puisse, par conséquent, être ignorée. Parfois, cependant, nous devons introduire des éléments de circuit supplémentaires pour tenir compte des caractéristiques non idéales des sources de tension de la vie réelle.
Caractéristiques des sources de courant
Une source de courant établit une quantité spécifiée de courant électrique dans une partie d’un circuit. La valeur de la source de courant est la magnitude du flux de courant créé par la source, et le symbole comprend une flèche pour indiquer la direction du courant.
Lorsque vous voyez une source de courant dans un schéma de circuit, vous savez que le chemin conducteur connecté à la source de courant aura un flux de courant égal à la valeur de la source. Si ce chemin se sépare en plusieurs branches, comme le montre le schéma ci-dessous, vous devez effectuer une analyse du circuit pour déterminer la proportion du courant de la source qui est délivrée à chaque branche.
Unités
La valeur d’une source de courant est rapportée en ampères. Cette unité nous indique la vitesse à laquelle la charge électrique traverse un point donné d’un circuit. Si nous mesurons un courant d’un ampère, nous savons qu’un coulomb de charge passe en tout point de la branche mesurée chaque seconde.
Sources de courant idéales
Une source de courant idéale génère toujours son courant nominal exact et n’est pas affectée par les caractéristiques du circuit auquel elle est connectée. Les sources de courant réelles, comme les sources de tension réelles, ne sont pas idéales et doivent être représentées par une source idéale en association avec au moins un composant supplémentaire.
Exemples de sources de tension et de courant
Lorsque nous analysons et concevons des circuits de base, nous voyons des sources de tension beaucoup plus fréquemment que des sources de courant, car les systèmes électroniques sont généralement alimentés par des batteries ou des alimentations régulées en courant continu, et les deux fonctionnent comme des sources de tension.
Nous ne voyons généralement pas les sources de courant comme le fournisseur principal de l’énergie électrique d’un circuit. Elles sont plus souvent un moyen de capturer le comportement des composants du circuit, tels que les diodes et les transistors sensibles à la lumière. Une exception à cette règle est la cellule photovoltaïque, qui est modélisée comme une source de courant (en conjonction avec quelques autres composants) et peut fonctionner comme la source d’énergie primaire d’un circuit alimenté par l’énergie solaire.
Conclusion
Cette brève discussion sur les sources de tension et de courant vous a donné quelques informations de base sur ces deux moyens fondamentaux d’introduire de l’énergie électrique dans un circuit. Dans les prochains tutoriels vidéo, nous examinerons la différence entre les sources dépendantes et les sources indépendantes, ainsi que la relation entre les sources de tension en courant alternatif (CA) et les sources de tension en courant continu (CC).