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Intensité

Charge et intensité — La charge électrique – généralement exprimée en coulombs (C) – représente la capacité de la matière à être mise en mouvement par les forces électromagnétiques. La charge électrique est portée par des particules qu'on nomme porteurs de charge et qui peuvent être notamment les électrons (dans le métal) ou des ions (dans un électrolyte).

C'est le déplacement des porteurs de charge que l'on nomme courant électrique. L'intensité du courant est le débit de celui-ci. Quand l'intensité est exprimée en ampères (A), elle correspond au nombre de charges en coulombs qui franchissent une section de conducteur en 1 seconde. Pour information, 1 coulomb représente environ 6,25✕10¹⁸ électrons. Autrement dit, quand on mesure une intensité de 1 ampère dans un conducteur, cela revient à dire qu'à cet endroit, chaque seconde, il passe l'équivalent de 6,25✕10¹⁸ électrons! Le nombre peut paraitre gigantesque, mais une intensité de 1A n'a rien d'exceptionnelle, loin de là...

Si on se représente un conducteur électrique comme une sorte de tuyau dans lequel se déplacent les porteurs de charge, on comprend instinctivement qu'on peut faire varier l'intensité du courant en jouant sur le diamètre du tuyau (sa résistance) et sur la pression qu'on exerce sur les porteurs de charge (la tension) pour les faire se déplacer plus ou moins serrés les uns des autres.

Un conducteur qui se comporte ainsi est appelé conducteur ohmique car il satisfait la loi d'Ohm qui lie intensité, résistance et tension.

Représentation graphique de l'intensité — L'intensité est représentée par une flèche sur le circuit. Quand on veut donner un nom à une intensité, on utilise habituellement la lettre i.

Ici, l'intensité mesurée est positive ce qui indique que le courant circule bien dans le sens indiqué par la flèche.

Loi des nœuds — La loi de nœuds explique qu'en tout point d'un circuit électrique, la somme algébrique des intensités qui y arrivent est égale à la somme algébrique des intensités qui en repartent.

Quand il n'y a pas de bifurcation sur un circuit, cette loi a pour conséquence que l'intensité est la même sur tout le circuit: en effet, en tout point, il n'y a qu'une seule entrée et une seule sortie pour le courant.

S'il y a une bifurcation, le courant se répartit entre les branches. Cette répartition n'est pas nécessairement équitable: la branche avec une moindre résistance reçoit plus de courant que celle avec une grande résistance. Quand deux branches se rejoignent, leurs courants s'additionnent. Ce principe reste valable quel que soit le nombre de branches qui arrivent et le nombre de branches qui repartent d'un nœud.

Si comparativement une branche à une résistance très grande (≃∞), on peut considérer que le courant qui va y circuler sera quasiment nul. Et que la totalité du courant va circuler sur la ou les autre(s) branche(s).

Dans tous les cas, souvenez-vous que l'intensité du courant est une grandeur algébrique (c'est à dire un nombre avec un signe). Inverser le sens d'une flèche sur le schéma revient à inverser le signe de l'intensité du courant.

L'ampèremètre — Représentation symbolique d'un ampèremètre dans un circuit.

Multimètre en ampèremètre — La plupart des multimètres peuvent être utilisés en ampèremètre.

Sur celui illustré ici, on constate que 2 calibres sont possibles: 20mA et 10A. Cela correspond à l'intensité maximale mesurable par l'appareil. Chacun de ces calibres est disponible pour une mesure en courant continu (DC) ou alternatif (AC).

Lors des mesures avec ce type d'appareil, il faut bien prendre soin d'utiliser l'entrée correspondant au calibre choisi: ici, l'entrée marquée mA pour les mesures jusqu'à 20mA et l'entrée marquée 10A pour les mesures jusqu'à 10A. Dans les deux cas, le courant ressortira par la masse commune marquée COM.

Protection par fusible — Les entrées de cet ampèremètre sont protégées par fusible. Comme indiqué sur le boitier, sur cet appareil, l'entrée mA acceptera au maximum un courant de 200mA avant que le fusible ne fonde, et l'entrée 10A acceptera au maximum ... 10A. Ces chiffres peuvent varier d'un modèle à un autre.

Quand on ne connait pas à priori le bon calibre à utiliser pour une mesure d'intensité, il est conseillé de commencer par le plus grand (ici 10A) puis de passer au calibre inférieur si c'est possible. Cela évite de griller bêtement un fusible parce qu'on a fait une mesure par erreur sur le petit calibre.

Pour éviter les accidents, un fusible fondu devra toujours être remplacé par un autre du même type!

Tester le fusible d'un ampèremètre — Sur la plupart des multimètres, il est possible de tester l'état du fusible d'une entrée ampèremètre en utilisant la position ohmmètre de l'appareil et en reliant directement l'entrée à tester sur celle de l'ohmmètre (marquée souvent VΩ).

Une lecture vous indiquant une faible résistance (quelques ohms à quelques dizaines d'ohms) signifie que le fusible est bon. Une résistance beaucoup plus élevée signifie que le fusible est grillée. Il devra être remplacé par un autre de même type avant de pouvoir faire des mesures d'intensité.

Mesure d'intensité avec interruption du circuit — On cherche à mesurer l'intensité dans le circuit. Ici, le circuit ne comprend aucun noeud. Nous savons donc que l'intensité est la même partout. La mesure peut être effectuée en n'importe quel point et donnera le même résultat. On se décide à faire la mesure à la sortie du générateur.

Puisque l'ampèremètre doit être placé en série, on ouvre le circuit pour intercaler l'appareil de mesure. Remarquez que pendant que le circuit est ouvert, le courant ne circule plus. cela interrompt le fonctionnement du circuit (il n'y a pas de courant, soit une intensité de 0A).

Pour faire la mesure, l'ampèremètre est placé de telle sorte que la flèche représentant le courant entre par la borne A de l'appareil et sorte par la broche COM. En mesure de courant continu, si le résultat est positif, le courant circule bien dans le sens indiqué par la flèche. Si la mesure est négative, c'est que le courant circule en sens inverse.

Après la mesure, si on procède de même pour enlever l'appareil de mesure, il y aura une autre interruption de fonctionnement.

Mesure d'intensité sans interruption du circuit — On cherche à mesurer l'intensité dans le circuit sans en interrompre le fonctionnement. Ici, le circuit ne comprend aucun noeud. Nous savons donc que l'intensité est la même partout. La mesure peut être effectuée en n'importe quel point et donnera le même résultat. On se décide à faire la mesure à la sortie du générateur.

Pour faire une mesure, l'ampèremètre doit être placé en série. Or ici, on le branche en parallèle avec un conducteur. C'est à dire qu'à ce moment, on crée une bifurcation dans le circuit. L'ampèremètre ne mesure que le courant sur sa branche. Mais, une partie du courant circule aussi sur l'autre branche. La mesure affichée à ce moment là par l'appareil n'est pas significative: en effet, on ne sait pas à priori quelle proportion du courant passe par une branche et par l'autre. Sur le schéma, j'ai indique ≈0A sur la branche du multimètre, car, sur le modèle que j'ai utilisé, même si la résistance interne de l'appareil est faible, elle reste très forte par rapport à celle d'un conducteur électrique de qualité.

Une fois l'ampèremètre branché, il suffit d'ouvrir le circuit à l'emplacement du conducteur en parallèle. À ce moment, tout le courant circule par l'ampèremètre ce qui permet de faire la mesure. Si on reprend les mêmes étapes en sens inverse pour retirer l'ampèremètre, cela a permis de faire une mesure sans jamais interrompre le circuit, ni même modifier significativement l'intensité du courant y circulant.