Potentiel electrique

Potentiel électrique

Le potentiel électrique est l'une des grandeurs définissant l'état électrique d'un point de l'espace. Son unité est le volt.

Sommaire

Analogie

On observe un courant d'eau dans une rivière:
C'est la différence d'altitude entre deux points du lit de la rivière :

G(a,b)=Z(a)-Z(b) \,

qui fait qu'un courant existe entre ces deux points. L'altitude Z est un potentiel gravitationnel (on connaît l'énergie potentielle liée à l'altitude).

D'où l'analogie entre la dénivellation géographique et la différence de potentiel électrique appelée également tension et notée U.

La différence de potentiel (ou tension en l'absence de phénomènes d'induction d'origine extérieure) est une valeur algébrique (c'est-à-dire qu'elle peut être positive, négative ou nulle). On la représente sur les schémas électriques par une flèche allant d'un point B vers un point A lorsqu'on veut représenter le potentiel du point A par rapport à celui du point B.

U(a,b)=V(a)-V(b) \,.

Mesure

Sa mesure s'effectue en physique comme en biologie grâce à un voltmètre ou à un oscilloscope qui sont toujours placés en dérivation ou en parallèle, par rapport au circuit ou à l'objet bipolaire à mesurer.


Le potentiel est toujours défini à une constante près. En électricité il est fréquent que l'on prenne comme référence pour les potentiels (c'est à dire le potentiel qui sert de zéro) le potentiel de la terre (que l'on abrège par terre), même si cela n'est pas une obligation. Quel que soit le choix opéré, le point de référence dans le circuit dont le potentiel est fixé à 0 volt est appelé point froid. Selon les dispositifs il peut être relié soit à la masse (carcasse métallique du dispositif), soit à la terre, soit au deux.

Pour des explications plus pratiques concernant la notion de potentiel électrique, on se référera à l'article tension.

Formules

Le potentiel électrique en un point de l'espace est un concept du domaine de l'électricité. Il est défini à partir de la distribution des charges électriques dans l'espace à l'aide de l'application de la loi de Coulomb à une distribution volumique de charge et en utilisant le principe de superposition :

 V_1(x_2,y_2,z_2) = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}\iiint\frac{\rho(x_1,y_1,z_1)}{ r_{12}} \mathrm{d}x_1\mathrm{d}y_1\mathrm{d}z_1

où : \vec{r}_{12}= \vec{r}_2-\vec{r}_1 et où \rho \, est la densité de charge en 1 (autour du point 1 il y a une charge \rho \mathrm{d}x_1\mathrm{d}y_1\mathrm{d}z_1 \,dans le volume \mathrm{d}v = \mathrm{d}x_1\mathrm{d}y_1\mathrm{d}z_1 \,)

Le champ électrique qui dérive de ce potentiel est alors donné par la formule suivante :

 \vec{E}_1(x_2,y_2,z_2) = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}\iiint\frac{\rho(x_1,y_1,z_1)\vec{r}_{12}}{  r_{12}^3} \mathrm{d}x_1\mathrm{d}y_1\mathrm{d}z_1



Inversement, la connaissance du champ électrique en un point permet le calcul du potentiel dont il découle :

V = - \int_s \vec{E} \cdot \mathrm{d}\vec{l}

V \, est le potentiel électrique, et dl est l'élément d'intégration.

 \vec {E} = -\vec{\nabla}V = -\frac {\partial V}{\partial x} \vec{i}-\frac {\partial V}{\partial y} \vec{j}-\frac {\partial V}{\partial z} \vec{k}

Cas particulier

Le potentiel électrique créé par une charge ponctuelle dans l'espace qui l'environne est :

 V = \frac{q}{ 4 \pi \varepsilon_0 \left| \vec{r} - \vec{r}_q \right|}

q est la charge ponctuelle, r est le vecteur de position du point où l'on calcule le champ et rq est le vecteur position de la charge pontuelle.

Comme mathématiquement :

\overrightarrow{\mathrm{grad}}\left(\frac{1}{\left|\vec{r}\right|}\right) =\vec\nabla \left(\frac{1}{\left|\vec{r}\right|}\right) = -\frac{\vec{r}}{\left|\vec{r}\right|^3} \;
\ V  =\frac {1}{4 \pi \varepsilon_0} \int  \frac {\rho}{r} \mathrm{d}V

\rho \, est la densité de charge en fonction de la position et r est la distance de l'élément de volume dV.

V est un scalaire .

Articles connexes

  • Portail de la physique Portail de la physique
  • Portail de l’électricité et de l’électronique Portail de l’électricité et de l’électronique
Ce document provient de « Potentiel %C3%A9lectrique ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Potentiel electrique de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Potentiel électrique — ● Potentiel électrique potentiel scalaire du champ électrique …   Encyclopédie Universelle

  • Potentiel électrique — Le potentiel électrique est l une des grandeurs, exprimée en volt (symbole V), définissant l état électrique d un point de l espace. Le potentiel électrique permet de calculer la différence de potentiel (appelée énergie potentielle de deux points …   Wikipédia en Français

  • potentiel électrique — elektrinis potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Elektrostatinius laukus apibūdinantis skaliarinis dydis, kurio gradientas su priešingu ženklu lygus elektrinio lauko stipriui, t. y. E = grad V. Matavimo vienetas… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • potentiel électrique — elektrinis potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Skaliarinis dydis, apibūdinantis elektrostatinį lauką. Elektrinis potencialas yra tolydžioji koordinačių funkcija, apibrėžiama pastovaus dydžio tikslumu.… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • potentiel électrique — elektrinis potencialas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electric potential vok. elektrisches Potential, n rus. электрический потенциал, m pranc. potentiel électrique, m …   Fizikos terminų žodynas

  • potentiel électrique interne — Galvanio potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Besiliečiančių fazių vidinių potencialų skirtumas. atitikmenys: angl. Galvani potential; inner electrical potential vok. Galvani Potential, n; inneres elektrisches… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • potentiel électrique externe — Voltos potencialas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Dydis, išreiškiamas potencialų skirtumu fazių sąlyčio riboje. atitikmenys: angl. outer electrical potential; Volta potential; voltaic potential vok. äußeres… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • différence de potentiel électrique — elektrinių potencialų skirtumas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. electric potential difference; potential difference vok. elektrische… …   Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

  • potentiel — potentiel, ielle [ pɔtɑ̃sjɛl ] adj. et n. m. • 1534; °potencielXVe; lat. didact. potentialis, de potentia « puissance » I ♦ Adj. 1 ♦ Philos. ou didact. Qui existe en puissance (opposé à actuel).⇒ virtuel. Cour. Ressou …   Encyclopédie Universelle

  • Potentiel magnétique — Potentiel vecteur du champ magnétique Le potentiel vecteur du champ magnétique, ou, plus simplement potentiel vecteur quand il n y a pas de confusion possible, est une quantité physique assimilable à un vecteur intervenant en électromagnétisme.… …   Wikipédia en Français

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”